Análisis multiómico para la valoración de la diversidad y potencial metabólico del cubio (Tropaeolum tuberosum Ruiz & Pavón)

La región de la cordillera de los Andes es considerada una de las áreas más importantes de domesticación y diversificación de plantas cultivadas, al comprender cerca del 40 por ciento de los recursos genéticos de cultivos a nivel mundial (Malice et al., 2010). Entre su agrobiodiversidad, especialmente las raíces y tubérculos comestibles han sido y siguen siendo esenciales para la alimentación de las densas poblaciones humanas andinas. Sin embargo, la mayoría son considerados cultivos huérfanos, al ser cultivados principalmente por comunidades agrícolas en pequeñas áreas bajo sistemas de producción tradicionales (Clavijo et al., 2011 y 2014; Jiménez-Heinert et al., 2019). Entre estos cultivos tuberosos se encuentran algunas variedades de papa (Solanum tuberosum Linneo), la ibia (Oxalis tuberosa Molina), la ruba (Ullucus tuberosus Caldas), y el cubio (Tropaeolum tuberosum Ruiz & Pavón). Este último es un tubérculo andino comestible, cultivado durante siglos desde Argentina hasta Venezuela (Manrique et al., 2014). En Colombia, su producción y consumo se concentra principalmente en el altiplano cundiboyacense, así como en las regiones altoandinas de los departamentos de Nariño y Cauca. Esta especie exhibe una notable diversidad fenotípica en sus tubérculos, caracterizada por variaciones en tamaño, morfología y coloración (desde tonalidades crema hasta púrpura intenso), lo que ha permitido la identificación de morfotipos claramente diferenciables (Ruiz-Mateus et al., 2025). La alta variabilidad morfológica ha motivado numerosos esfuerzos por correlacionar los diferentes morfotipos con sus bases genéticas. Sin embargo, los estudios realizados hasta la fecha no han logrado establecer una clara correlación entre la diversidad morfológica y la variabilidad genética subyacente, planteando interrogantes sobre los mecanismos responsables de su alta diversidad fenotípica en cuanto a forma y pigmentación en pulpa y superficie. El cubio presenta propiedades agroecológicas valiosas, incluyendo tolerancia a bajas temperaturas, adaptabilidad a suelos con deficiencia mineral de nutrientes, alta productividad y resistencia a plagas (Grau et al., 2003). Además de su valor agronómico, al cubio se le atribuyen interesantes propiedades nutraceúticas y medicinales: es fuente de fibra, proteínas, fósforo, magnesio, provitamina A y vitamina C (Coloma et al., 2022), además de diversos compuestos bioactivos como polifenoles, glucosinolatos e isotiocianiatos, ácidos grasos y alquilamidas, que presentan diversas actividades farmacológicas, como antioxidantes, diuréticas, antiinflamatorias y anticancerígenas (Apaza-Ticona et al., 2020). Estudios comparativos han demostrado que existen diferencias marcadas entre morfotipos, atribuibles con la asociación de la actividad antioxidante con el contenido total en flavonoides, particularmente antocianinas, si bien también se reportan evidencias que sugieren la participación de otros compuestos tanto fenólicos como no fenólicos (Chirinos et al. 2008). A pesar de todas estas cualidades, el cubio sigue siendo poco atractivo para los consumidores y, en consecuencia, tiene poca importancia económica en comparación con otros tubérculos andinos. Su atractivo limitado se atribuye no sólo a su marginación sociocultural por asociación con costumbres alimenticias indígenas o de campesinos pobres, sino también por su sabor picante y amargo, resultado de su alto contenido de glucosinolatos. Por tanto, se hace necesario realizar investigaciones básicas que permitan caracterizar, aprovechar y valorar mejor el potencial de este alimento andino, identificando las bases genéticas y bioquímicas que sustentan su gran diversidad fenotípica y potencial metabólico. Con el fin de contribuir al cierre de este vacío de conocimiento, nuestro grupo de investigación ha generado recientemente los primeros recursos genómicos para esta especie de tubérculo andino. Esto incluyó por primera vez, el secuenciamiento y ensamblaje del genoma del cubio (Ruiz-Mateus et al., sin publicar), así como del transcriptoma de referencia de su tubérculo (Ruiz-Mateus, 2023), lo que permitió catalogar el conjunto de sus genes y anotarlos funcionalmente, con especial énfasis en genes asociados al metabolismo y su regulación. A pesar de este importante aporte de nuevo conocimiento genético, aún es necesario profundizar en la comprensión de los mecanismos moleculares, rutas metabólicas y metabolitos secundarios que se acumulan en los tubérculos y que sustentan tanto su alta diversidad fenotípica y metabólica, como su potencial nutricional y medicinal. Para ello, las aproximaciones de genómica funcional, como la transcriptómica o metabolómica, al ser más orientadas al fenotipo, asociándolas con el metabolismo, y aplicándolas de forma comparativa entre diferentes morfotipos, ofrecen la ventaja de poder ser integradas gracias a los recursos genómicos obtenidos, permitiendo entender a mayor resolución las bases de su marcada diversidad metabólica y fenotípica. Así, el presente proyecto propone aprovechar los recursos genómicos previamente generados para caracterizar comparativamente los perfiles transcriptómicos y metabolómicos de los tubérculos de tres morfotipos contrastantes de cubio (blanco, amarillo y púrpura), buscando posteriormente correlacionar e integrar ambas respuestas fenotípicas con la información genotípica. Este enfoque multiómico, permitirá sentar las primeras bases moleculares y bioquímicas para la comprensión de la regulación, dinámica y plasticidad fenotípica encontrada en los tubérculos de cubio, lo que facilitará a futuro la identificación de morfotipos con ciertas características en cuanto a perfiles de acumulación de metabolitos de interés, abriendo también oportunidades de mejoramiento de rasgos útiles tanto para el productor como para el consumidor, o el sector industrial, contribuyendo finalmente en una mayor valorización de este tubérculo nativo.