Efecto de la sobreexpresión de 1 desoxixilulosa-5-fosfato sintasa modificada en raíces transformadas de Stevia rebaudiana sobre la producción de glucósidos de esteviol

Abstract

Stevia rebaudiana Bertoni es una planta dicotiledónea que destaca por producir glucósidos de esteviol (GE) los cuales son edulcorantes no calóricos y son hasta 300 veces más dulces que la sacarosa y no elevan la glucosa en sangre. Algunas de las estrategias utilizadas para mejorar la producción de este tipo de metabolitos son la ingeniería metabólica y las técnicas de biotecnología vegetal. En el campo de la ingeniería metabólica, el diseño in silico de genes permite modificar racionalmente sistemas biológicos silvestres ya existentes a través de la elección promotores, terminadores, secuencias potenciadoras y péptidos señal, además de realizar modificaciones como la optimización de uso codónico. Para la movilización de estas construcciones se hace uso de la agrotransformación que genera raíces transformadas al cocultivar explantes con cepas de Agrobacterium rhizogenes. Existen pocos estudios de agrotransformación de Stevia rebaudiana, y ninguno de ellos ha evaluado la expresión heteróloga de genes modificados y su efecto sobre la producción de GE. Así, en este trabajo se modificó una secuencia codificante para la enzima 1-desoxy-d-xylulose-5-fosfato sintasa (DXS) al optimizar su uso codónico e introducir la mutación K281N fuera del sitio activo y que se ha reportado aumenta la eficiencia catalítica en Vitis vinifera. Esta enzima cataliza el primer paso de la ruta de biosíntesis de GE en plastidios. La movilización de esta secuencia hacia el genoma de S. rebaudiana se realizó por agrotransformación y permitió establecer cinco diferentes tipos de cultivos, cuya transformación se confirmó por PCR y expresión del gen reportero GUSPlus. Después de comparar la producción y productividad de GE, se encontró que las líneas transformadas M5R4 y M1sDXS acumularon la mayor cantidad de esteviósido (108.63 ± 13.03 y 93.07 ± 11.16 mg/gPF respectivamente), mientras que para rebaudiósido A las líneas M5R4 y M7sDXS tuvieron la mayor producción (549.71 ± 60.46 y 716.53 ± 78.81 mg/gFW respectivamente). Los resultados indican que la sobreexpresión de srDXS tuvo efectos positivos en la producción y productividad de GE, comparado con las raíces no transformadas. Por otro lado, la similitud estadística de estos parámetros (Tukey p