Harina de alforfón

Recursos genómicos

Se ha llevado a cabo una cantidad significativa de investigación sobre las funcionalidades y propiedades de las proteínas del alforfón, los flavonoides, las flavonas, los fitosteroles, las proteínas de unión a la tiamina y otros compuestos raros (Li y Zhang, 2001; Tomotake et al., 2002; Kreft et al., 2006; Zielinski et al., 2009). Sin embargo, la disponibilidad de recursos genómicos como un buen mapa de ligamiento, diferentes clases de marcadores moleculares, bibliotecas de EST, bibliotecas de ADN de gran tamaño, etc. es limitada. Hay informes fragmentarios sobre la comprensión de la relación de las especies mediante el uso de marcadores moleculares como la reacción en cadena de polímeros (PCR) basada en las huellas de ADN, que se ha utilizado para demostrar las relaciones de las especies en Fagopyrum India. De los 75 cebadores aleatorios de 10 marcadores probados en 14 accesiones y dos subespecies de Fagopyrum, sólo 19 generaron bandas reproducibles (Sharma y Jana, 2002a). Se observó un total de 364 bandas con una media de 19,15 bandas por cebador, de las cuales el 99,45% eran polimórficas, lo que ayudó a dilucidar la relación interespecífica en Fagopyrum (Sharma y Jana, 2002b). También caracterizamos 51 accesiones de F. esculentum (29), F. tataricum (20) y F. cymosum (2) utilizando ADN polimórfico amplificado al azar (RAPD) (Sethilkumarn et al., 2007). Los datos de la población por especies indicaron que F. tataricum era relativamente más polimórfico que las accesiones de F. esculentum. La heterocigosidad esperada fue mayor para F. esculentum debido a su naturaleza de cruce. El valor del índice de fijación estimado (FST) indicaba una baja diferenciación entre las poblaciones de una especie por zonas. La estructura de la población por especies indicaba más diversidad entre las especies que entre las zonas. La diferenciación entre especies es fuerte, como indica el valor de FST calculado, que se sitúa por encima del límite superior del 95%. El análisis RAPD también reveló que F. cymosum estaba relativamente más cerca de F. esculentum que de F. tataricum. Se ha desarrollado un mapa genético para F. esculentum y F. homotropicum sobre la base de 223 y 211 marcadores AFLP, respectivamente (Yasui et al., 2004). El mapa de F. homotropicum tiene ocho grupos de enlace con 211 marcadores AFLP que cubren 548,9 cM. Se han desarrollado marcadores de microsatélites en el trigo sarraceno común mediante la secuenciación de 2785 clones de las bibliotecas y se demostró que 1483 clones contenían microsatélites enriquecidos para las repeticiones (CT)n y (GT)n. Se diseñaron pares de cebadores para 237 de los loci microsatélites, de los cuales se amplificaron 180 pares de cebadores. De ellos, 44 pares de cebadores fueron evaluados por su capacidad para detectar variaciones en poblaciones comunes de trigo sarraceno y utilizados en siete especies de Fagopyrum relacionadas, incluyendo F. tataricum (Konishi et al., 2006). Se ha construido una biblioteca de cromosomas artificiales bacterianos (BAC) a partir de una especie de trigo sarraceno silvestre, F. homotropicum (Nagano et al., 2001). La aplicabilidad de 17 cebadores EST desarrollados a partir de trigo sarraceno común se probó en otras especies de Fagopyrum silvestres y cultivadas (Joshi et al., 2006). Los productos de amplificación presentaban una intensidad de banda diferente. Los resultados indicaron que la transferibilidad de los marcadores EST desarrollados para el trigo sarraceno común disminuía con el aumento de la distancia genética entre especies.

Los SSRs se identificaron en los ESTs utilizando PGG Bioinformatics en (http://hornbill.cspp.latrobe.edu.au/cgi-binpub/autosnip/index_autosnip.pl) y se diseñaron cebadores para su amplificación. Se diseñaron y sintetizaron pares de cebadores para 141 SSR basados en la longitud de la repetición, de los cuales 13 SSR se amplificaron con éxito en los genotipos de F. tataricum, lo que indica la escasa transferibilidad de los SSR. Cincuenta y cuatro SSRs, que fueron identificados por Konishi et al. (2006) en F. esculentum, también fueron probados en accesiones seleccionadas de F. tataricum, pero no se encontró ningún polimorfismo en las accesiones seleccionadas.

También tratamos de estudiar la genómica comparativa de los genes implicados en la biosíntesis de la rutina. La vía biosintética de la rutina se ha dilucidado en varias especies de plantas. Se sabe que nueve genes están implicados en la vía de biosíntesis de la rutina: fenilalanina amoníaco-liasa, cinamato-4-hidroxilasa (C4H), 4-cumaril CoA ligasa (4CL), chalcona sintasa (CHS), chalcona isomerasa, flavonol sintasa, flavanona-3-hidroxilasa (F3H), flavanona-3′-hidroxilasa y glucosil/rhamnosil transferasa. De estos, dos genes, CHS y glucosil transferasa, han sido identificados en F. esculentum y F. tataricum, respectivamente (Hrazdina et al., 1986; Suzuki et al., 2005b). Hemos utilizado la genómica comparativa para identificar y clonar los restantes genes de biosíntesis de la rutina en el trigo sarraceno tártaro. Como la mayoría de los genes están presentes en múltiples copias en los genomas de las plantas, utilizamos la información del genoma de Arabidopsis para identificar la copia más significativa de cada gen.

Las secuencias de nucleótidos y proteínas de los genes implicados en la biosíntesis de la rutina se recuperaron de diferentes especies de plantas y se realizaron las alineaciones de secuencias múltiples para averiguar el grado de similitud de la secuencia. Se diseñaron pares de cebadores a partir de regiones conservadas de secuencias de genes recuperadas de plantas dicotiledóneas y luego se probaron en especies de Fagopyrum (trigo sarraceno común, trigo sarraceno de Tartaria y trigo sarraceno de arroz de Tartaria). Todos los genes se amplificaron en Fagopyrum. Se obtuvo una amplificación de una sola banda en CHS, 4CL, y glucosil/rhamnosil transferasas, mientras que en el caso de F3H y C4H, se amplificaron múltiples copias de genes. Los genotipos de F. tataricum que muestran una variación contrastada para el contenido de rutina se están utilizando en la identificación de las variaciones de la secuencia de ADN en los genes implicados en la biosíntesis de la rutina. La identificación de los polimorfismos de un solo nucleótido en los genotipos con alto y bajo contenido de rutina será de gran importancia en el mejoramiento molecular del trigo sarraceno para obtener un alto contenido de rutina. Los genotipos con alto contenido de rutina también se están utilizando para identificar los genes reguladores que controlan la biosíntesis de la rutina mediante el análisis de visualización diferencial. También estamos construyendo una biblioteca BAC a partir de un genotipo de alto contenido en rutina y fácil de descascarar con el objetivo final de clonar genes útiles. La biblioteca BAC sería muy útil para perseguir la genómica de F. tataricum.

Gupta et al. (2012) estudiaron el perfil de transcripción diferencial a través de cDNA-AFLP en las etapas de maduración de la semilla (desde la inflorescencia hasta la maduración de la semilla) con 32 combinaciones de cebadores que generaron un total de 509 fragmentos de transcripción (TDFs). A continuación, se eluyeron, clonaron y secuenciaron ciento sesenta y siete TDF de F. tataricum y F. esculentum. Los TDF representaban genes que controlan diferentes procesos biológicos, como el metabolismo básico y secundario (33%), la regulación (18%), la transducción de señales (14%), el transporte (13%), la organización celular (10%) y la fotosíntesis y la energía (4%), y la mayoría de los TDF, excepto los pertenecientes al metabolismo celular, mostraron una abundancia de transcritos relativamente mayor en F. tataricum que en F. esculentum. Concluyeron que además de los genes estructurales, otras clases de genes como los reguladores, modificadores y transportadores son también importantes en la biosíntesis y la acumulación del contenido de flavonoides en las plantas. La tecnología cDNA-AFLP se utilizó con éxito para capturar los genes que contribuyen a las diferencias en el contenido de rutina en las etapas de maduración de las semillas de las especies de Fagopyrum. El aumento de la abundancia de transcritos de TDFs durante la transición de las flores a la maduración de la semilla sugiere su implicación no sólo en el mayor contenido de rutina de F. tataricum sobre F. esculentum, sino también en la superioridad nutricional del primero.

También probamos marcadores STS específicos de genes contra 91 accesiones de trigo sarraceno para dilucidar la diversidad alélica en estos loci. De los 27 loci STS examinados, sólo 18 dieron lugar a amplificaciones ensayables. Los nueve cebadores restantes amplificaron un alelo nulo (menos probable) o necesitaron la selección de una región diferente dentro del gen para obtener un producto PCR detectable. El BW16 sólo amplificó un alelo, mientras que el BW10 amplificó hasta cinco alelos. Entre el resto, ocho marcadores amplificaron dos alelos, seis marcadores amplificaron tres y dos marcadores amplificaron cuatro alelos. Por término medio, estos cebadores STS amplificaron 2,7 bandas por locus. Cuatro de los marcadores STS, BW10 (Fe2SA1, proteína alergénica de 8 kD), BW12 (principal proteína alergénica de almacenamiento, FAGAG1), BW22 (proteína declinada durante el desarrollo de la semilla), y BW27 (inhibidor de la proteinasa, BTIw1), mostraron un polimorfismo sustancial (PIC > 0,5) entre las 91 accesiones de trigo sarraceno. Sin embargo, en general los marcadores mostraron estimaciones moderadas de contenido de información polimórfica (0,268), heterocigosidad observada (0,259) y heterocigosidad esperada (0,318). Una posible razón para las estimaciones moderadas de polimorfismo podría ser que los loci STS estaban localizados en genes responsables de funciones importantes y, por lo tanto, las secuencias podrían estar relativamente conservadas.

La asociación fenotipo-marcador mostró que de los 24 rasgos morfológicos, 18 rasgos no mostraron absolutamente ninguna vinculación con los perfiles de los marcadores. El peso de la prueba, los días hasta la madurez, la longitud de la hoja, el número de ramas primarias, la altura de la planta y la forma de la semilla mostraron diversos grados de asociación entre el marcador y el rasgo. Los genes de los marcadores STS que mostraron asociación fueron el BW10 (proteína alergénica de 8 kD), el BW18 (proteína aspártica 9), el BW13 (proteína similar a la leguminosa), el BW17 (chalcona sintasa), el BW22 (proteína declinada durante el desarrollo de la semilla), el BW09 (globulina 13S), el BW25 (cisperoxiredoxina) y el BW24 (fagopiritol sintasa 1). Los resultados alientan el cribado de más líneas de germoplasma y el despliegue de los marcadores identificados como supuestamente asociados a rasgos específicos para el cribado de poblaciones.

Usos del trigo sarraceno

El trigo sarraceno es un cultivo que tiene enormes beneficios agronómicos y nutricionales. La harina de trigo sarraceno tiene numerosos usos. Se utiliza en mezclas para tortitas y en diversos panes. A menudo se mezcla con harina de trigo para su uso en pan, productos de pasta y algunos cereales de desayuno (Robinson, 1980). La harina de alforfón, conocida popularmente como kuttu ka atta, en la India, se consume en los días de brata o ayuno, siendo uno de los alimentos legales para tales ocasiones. Ocasionalmente, la harina se convierte en una pasta, a la que se añaden verduras y sal, y se hace en pequeñas bolas, que se fríen y se sirven calientes, llamadas localmente pakoras; otras preparaciones saladas similares se llaman chillare y jalebi en la India o sil y fulaura en Nepal, o, cuando se prepara con azúcar, puwa en el Himalaya oriental y halwa en el occidental. También se machaca y hierve como el arroz y se consume como sustituto del mismo. El alforfón es bastante complementario de las harinas de cereales, y puede utilizarse para mejorar su calidad nutricional, ya que tiene un alto contenido en aminoácidos esenciales. Los estudios han demostrado que hasta un 60% de harina de alforfón mezclada con harina de trigo puede producir un pan aceptable (Pomeranz, 1983). En Rusia, los granos de trigo sarraceno se sirven como parte de las raciones de los soldados y se cocinan con mantequilla, sebo o aceite de semillas de cáñamo.

Recientemente, el trigo sarraceno también se ha introducido como alimento nutracéutico. Un nutracéutico se define como cualquier sustancia que es un alimento o parte de un alimento y que proporciona beneficios médicos o para la salud, incluyendo la prevención y el tratamiento de enfermedades (DeFelice, 1994). El alforfón contiene vitamina P, que contiene el flavonoide rutina. La rutina es conocida por su eficacia para reducir el nivel de colesterol en la sangre. Además, el trigo sarraceno es una medida preventiva eficaz contra la hipertensión arterial. La rutina es conocida por mantener los capilares y las arterias fuertes y flexibles. La eficacia de la rutina en el trigo sarraceno se refuerza con la adición de vitamina C. Se ha demostrado que el consumo regular de 30 g de trigo sarraceno reduce la presión arterial independientemente de otros factores como la edad y el peso. En un estudio realizado en cooperacion con el Instituto Medico Johns Hopkins, Jiang et al. (1995) informaron de que los sujetos que consumian la mayor cantidad de trigo sarraceno tenian la presion arterial mas baja. Los campos de trigo sarraceno en flor pueden ser una valiosa fuente de nectar para las abejas. La miel producida a partir del trigo sarraceno suele ser oscura y tiene un sabor más fuerte que la producida a partir del trébol, y es la preferida por algunos consumidores.