CRISPR/Cas9-Mediated Development of Potato Varieties with Long-Term Cold Storage and Bruising Resistance
Enzymatic browning and cold-induced sweetening (CIS) affect the post-harvest quality of potato tubers. Browning is caused by polyphenol oxidase 2 (PPO2), which is activated by mechanical damage during harvest and storage. CIS occurs when vacuolar invertase converts sucrose into reducing sugars, whic...
| Autores principales: | , , , , , , , |
|---|---|
| Formato: | Artículo |
| Lenguaje: | Inglés |
| Publicado: |
MDPI
2025
|
| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/20.500.12123/22595 https://www.mdpi.com/2079-7737/14/4/445 https://doi.org/10.3390/biology14040445 |
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|---|---|
| author | Massa, Gabriela Alejandra Decima Oneto, Cecilia Andrea Gonzalez, Matías Nicolás Poulsen Hornum, Anabela Arizmendi, Ailín Sucar, Sofia Divito, Silvina Beatriz Feingold, Sergio Enrique |
| author_browse | Arizmendi, Ailín Decima Oneto, Cecilia Andrea Divito, Silvina Beatriz Feingold, Sergio Enrique Gonzalez, Matías Nicolás Massa, Gabriela Alejandra Poulsen Hornum, Anabela Sucar, Sofia |
| author_facet | Massa, Gabriela Alejandra Decima Oneto, Cecilia Andrea Gonzalez, Matías Nicolás Poulsen Hornum, Anabela Arizmendi, Ailín Sucar, Sofia Divito, Silvina Beatriz Feingold, Sergio Enrique |
| author_sort | Massa, Gabriela Alejandra |
| collection | INTA Digital |
| description | Enzymatic browning and cold-induced sweetening (CIS) affect the post-harvest quality of potato tubers. Browning is caused by polyphenol oxidase 2 (PPO2), which is activated by mechanical damage during harvest and storage. CIS occurs when vacuolar invertase converts sucrose into reducing sugars, which react with amino acids during frying, forming brown pigments and acrylamide. While cold storage prevents sprouting and disease, it also increases vacuolar invertase expression, leading to quality loss. Using CRISPR/Cas9, we developed gene-edited potato lines with improved resistance to browning and CIS. Line 6A (cv. Atlantic) and E03-3 (cv. Spunta) exhibited complete vacuolar invertase (InvVac) knockout, maintaining chip quality for at least 60 days at 4 °C. Line 6A, renamed PIRU INTA, was tested in field trials and preserved frying quality for up to 90 days under cold storage. PIRU INTA is currently undergoing registration as a new variety. Additionally, lines E04-5B and E03-3 (cv. Spunta) showed partial PPO2 gene edits, reducing enzymatic browning by 80% and 40%, respectively. This study demonstrates the potential of CRISPR/Cas9 to develop non-transgenic, gene-edited potatoes with enhanced storage quality, benefiting both growers and the food industry. |
| format | Artículo |
| id | INTA22595 |
| institution | Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA -Argentina) |
| language | Inglés |
| publishDate | 2025 |
| publishDateRange | 2025 |
| publishDateSort | 2025 |
| publisher | MDPI |
| publisherStr | MDPI |
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| spelling | INTA225952025-06-10T14:05:44Z CRISPR/Cas9-Mediated Development of Potato Varieties with Long-Term Cold Storage and Bruising Resistance Massa, Gabriela Alejandra Decima Oneto, Cecilia Andrea Gonzalez, Matías Nicolás Poulsen Hornum, Anabela Arizmendi, Ailín Sucar, Sofia Divito, Silvina Beatriz Feingold, Sergio Enrique Solanum tuberosum Papa Edición de Genes Pardeamiento Enzimático Catecol Oxidasa Almacenamiento en Frío Biotecnología Potatoes Gene Editing Enzymic Browning Cold Storage Biotechnology Catechol Oxidase CRISPR Repetición Palindrómica Corta Agrupada y Regularmente Interespaciada Enzymatic browning and cold-induced sweetening (CIS) affect the post-harvest quality of potato tubers. Browning is caused by polyphenol oxidase 2 (PPO2), which is activated by mechanical damage during harvest and storage. CIS occurs when vacuolar invertase converts sucrose into reducing sugars, which react with amino acids during frying, forming brown pigments and acrylamide. While cold storage prevents sprouting and disease, it also increases vacuolar invertase expression, leading to quality loss. Using CRISPR/Cas9, we developed gene-edited potato lines with improved resistance to browning and CIS. Line 6A (cv. Atlantic) and E03-3 (cv. Spunta) exhibited complete vacuolar invertase (InvVac) knockout, maintaining chip quality for at least 60 days at 4 °C. Line 6A, renamed PIRU INTA, was tested in field trials and preserved frying quality for up to 90 days under cold storage. PIRU INTA is currently undergoing registration as a new variety. Additionally, lines E04-5B and E03-3 (cv. Spunta) showed partial PPO2 gene edits, reducing enzymatic browning by 80% and 40%, respectively. This study demonstrates the potential of CRISPR/Cas9 to develop non-transgenic, gene-edited potatoes with enhanced storage quality, benefiting both growers and the food industry. EEA Balcarce Fil: Massa, Gabriela Alejandra. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Balcarce. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible; Argentina Fil: Massa, Gabriela Alejandra. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina Fil: Décima Oneto, Cecilia Andrea. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Balcarce. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible; Argentina Fil: Décima Oneto, Cecilia Andrea. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina Fil: González, Matías Nicolás. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Balcarce. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible; Argentina Fil: Poulsen Hornum, Anabela. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Balcarce. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible; Argentina Fil: Poulsen Hornum, Anabela. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina Fil: Arizmendi, Ailín. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Balcarce. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible; Argentina Fil: Sucar, Sofía. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Balcarce. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible; Argentina Fil: Divito, Silvina Beatriz. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Balcarce. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible; Argentina Fil: Feingold, Sergio Enrique. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Balcarce. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible; Argentina 2025-06-10T10:04:11Z 2025-06-10T10:04:11Z 2025-04 info:ar-repo/semantics/artículo info:eu-repo/semantics/article info:eu-repo/semantics/publishedVersion http://hdl.handle.net/20.500.12123/22595 https://www.mdpi.com/2079-7737/14/4/445 2079-7737 https://doi.org/10.3390/biology14040445 eng info:eu-repograntAgreement/INTA/2019-PE-E6-I115-001, Edición génica, transgénesis y mutagénesis como generadores de nueva variabilidad en especies de interés agropecuario info:eu-repograntAgreement/INTA/2023-PD-L01-I127, Mejoramiento genético de hortalizas, ornamentales, aromáticas y medicinales basado en el mercado, en un contexto de intensificación sostenible y cambio climático info:eu-repograntAgreement/INTA/2023-PD-L01-I086, Edición génica, transgénesis y mutaciones inducidas como generadores de nueva variabilidad en especies de interés agropecuario info:eu-repo/semantics/openAccess http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International (CC BY-NC-SA 4.0) application/pdf MDPI Biology 14 (4) : 445 (April 2025) |
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