ABSTRACT
RESUMEN Uno de los retos que encara la humanidad es asegurar la alimentación y la adecuada nutrición para los cerca de ocho billones de habitantes del planeta. Las raíces de yuca constituyen la cuarta fuente más importante de calorías para la población humana siendo uno de los pilares de la seguridad alimentaria. Las raíces de yuca no poseen atributos nutricionales adecuados. Aunque existen variedades con valores relativamente altos de estos compuestos, sus valores están lejos de los necesarios para asegurar los requerimientos mínimos de la población humana. Las hojas de yuca poseen valores altos de contenido proteico, minerales y vitaminas, por lo que representan una fuente nutricional alternativa. Sin embargo, el consumo de hojas de yuca en América Latina es escaso o nulo como consecuencia de los altos niveles de cianuro que poseen. En algunos países de África y Asia las hojas se consumen a través de diversas recetas que incluye su cocción, eliminando así una gran cantidad del contenido cianógeno. En esta revisión se presenta un panorama general de la importancia nutricional de la yuca, las diferentes estrategias de mejoramiento genético clásico y no convencional destinados a incrementar los contenidos nutricionales de raíces y la importancia de la explotación de la variabilidad intrínseca de la yuca como una fuente de variedades y genes que puedan contribuir a la implementación de estrategias encaminadas a desarrollar materiales con los requerimientos nutricionales adecuados. Finalmente, se presenta el potencial que tienen las hojas de yuca para ser empleadas dentro de programas complementarios destinados a mejorar la calidad nutricional de la población humana.
ABSTRACT One of the challenges facing humanity is to ensure food and adequate nutrition for the nearly eight billion inhabitants of the planet. Cassava roots constitute the fourth most important source of calories for the human population, being one of the pillars of food security. Cassava roots do not have adequate nutritional attributes. Although there are varieties with relatively high values of these compounds, these are far from those necessary to ensure the minimum requirements of the human population. Cassava leaves have a high content of protein, minerals, and vitamins, so they represent an alternative nutritional source. However, their consumption in Latin America is scarce due to the high levels of cyanide they possess. In some countries of Africa and Asia, the leaves are consumed through various recipes that include cooking, thus eliminating a large amount of cyanogen content. This review presents an overview of the nutritional importance of cassava, the different strategies of classical and unconventional genetic improvement aimed at increasing the nutritional content of roots, and the importance of exploiting the intrinsic variability of cassava as a source of varieties and genes that can contribute to the development of strategies directed to developing materials with the appropriate nutritional requirements. Finally, the potential of cassava leaves to be used in complementary programs aimed at improving the nutritional quality of the human population is presented.
ABSTRACT
RESUMEN Posterior al reconocimiento de agentes patógenos las plantas activan una serie de cascadas de señalización que culminan con la activación de factores de transcripción. Esto genera una concomitante reprogramación de la expresión génica que incluye la activación de la transcripción de los genes PR (relacionados con patogenicidad). Las proteínas PR son conocidas por poseer actividad antimicrobiana y evitan la posterior colonización del patógeno. En este estudio se empleó una aproximación bioinformática para identificar el repertorio de posibles proteínas PR en el genoma de yuca. Adicionalmente, se evaluó la expresión de nueve genes PR a lo largo del tiempo en variedades de yuca resistentes y susceptibles en respuesta a la inoculación con la bacteria Xanthomonas axonopodis pv. manihotis (Xam) mediante RT-PCR. Se encontró que varios genes PR fueron inducidos producto de la herida que se realiza durante el proceso de inoculación. Con el fin de evaluar cuantitativamente la contribución real de la infección bacteriana en la expresión de estos genes, se llevó a cabo una RT-PCR en tiempo real (QRT, Quantitative Real-Time PCR). Se encontró que en la variedad resistente el gen que codifica para MePR1 (Manes06G026900.1) presentó una inducción en su expresión a diferentes tiempos post-inoculación, lo cual no se observó en la variedad susceptible. De esta manera, este gen se constituye en un excelente marcador para evaluar la respuesta molecular de resistencia en plantas de yuca.
ABSTRACT Once pathogens are perceived by plants a signal transduction pathway is activated leading to the induction of transcription factors, which in turn reprogram the host gene expression including the transcription of PR (Pathogenesis-Related) genes. The PR proteins are well known for their antimicrobial activity and for contributing to arrest the invasion of pathogens. In this work, a bioinformatics approach was used to identify the repertoire of possible PR proteins in the cassava genome. Additionally, the expression of nine PR genes was evaluated over a time course in resistant and susceptible cassava varieties in response to inoculation with the bacterium Xanthomonas axonopodis pv. manihotis (Xam) by semiquantitative RT-PCR. It was found that several PR genes were induced as a result of the wound that is made during the inoculation process. In order to evaluate quantitatively the real contribution of the bacterial infection in the expression of the genes, a Real Time RT-PCR (qRT, quantitative Real-Time PCR) was carried out. In the resistant variety the gene coding for MePR1 (Manes06G026900) was induced at different post-inoculation times, which was not observed in the susceptible variety. Therefore, this gene constitutes an excellent marker to evaluate the molecular resistance response in cassava plants.
ABSTRACT
Las nuevas tecnologías para la edición de genomas, como los TALEN y el sistema CRISPR/Cas9, representan una gran oportunidad para mejorar características deseables en diferentes organismos. Los TALEN son el resultado del acoplamiento de nucleasas a los TALE (Transcription Activator-Like Effectors), los cuales son efectores naturales de gran importancia en la patogénesis de las especies de Xanthomonas. Xanthomonas axonopodis pv. manihotis (Xam) es el agente causal del añublo bacteriano de la yuca, quien durante el proceso patogénico es capaz de translocar sus efectores a la célula vegetal mediante el sistema de secreción tipo tres (SSTT). Actualmente no hay protocolos estándar para la edición de genomas en yuca. En este estudio se exploró la posibilidad de translocar efectores sobre callo embriogénico friable (CEF) a través de la inoculación con Xam, con el fin de determinar el potencial de este patógeno como sistema de entrega de TALEN. El CEF de dos variedades de yuca susceptibles (COL2215 y cv. 60444) se cocultivaron con la cepa Xam668 a diferentes tiempos. Posteriormente, se evaluó la expresión de marcadores correspondientes a los genes blanco conocidos para los TALE presentes en esta cepa bacteriana. Aunque no se logró demostrar la translocación de los mismos en el tejido embriogénico, sí se lograron establecer condiciones adecuadas de cocultivo con Xam y el efecto que la infección bacteriana tiene sobre la regeneración de embriones a partir de este tejido.
New technologies for genome edition, such as TALENs and CRISPR/Cas9 system, are a great opportunity to improve desirable features in different organisms. TALENs are the result from coupling nucleases and TALEs (Transcription Activator-Like Effectors), which are natural effectors with an important role in pathogenicity for the Xanthomonas species. Xanthomonas axonopodis pv. manihotis (Xam) is the cassava bacterial blight causal agent, and this pathogen is able to translocate its effectors to the plant cell during pathogenesis by using the type-three secretion system (TTSS). Currently, there are no standard protocols for genome edition in cassava. In this study, we explored the possibility to translocate effectors to friable embryogenic calli (FEC) through Xam inoculation, in order to establish the potential of this pathogen as a TALEN delivery system. Friable embryogenic calli derived from two different susceptible varieties (COL2215 and cv. 60444) were co-cultured with the strain Xam668 using different culture times. Subsequently, we evaluated the expression of makers corresponding to reported target genes for TALEs present in this bacterial strain. Although we were not able to demonstrate effector translocation, we established the conditions for co-culturing cassava calli and Xam and determined the effects derived from bacterial infection on embryo regeneration from FECs.