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Investigación
NASA on The Commons. / Flickr Manzana híbrida japonesa San Tsugaru. / sanmai - Flickr
"SILK ROAD" PROPORCIONA RECURSOS GENÓMICOS PARA LA MANZANA
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Fuente: btiscience.org, 04/11/2020
La legendaria Ruta de la Seda (Silk Road), ese tramo de 4.000 millas entre China y Europa Occidental, donde el comercio floreció desde el siglo II a.C. hasta el siglo XIV d.C., fue responsable de una de nuestras frutas favoritas y más valiosas: la manzana domesticada.
Los investigadores ahora han reunido genomas y pangenomas de referencia completos para la manzana y sus dos principales padres silvestres, proporcionando información genética detallada sobre la domesticación de la manzana y características importantes de la fruta que pueden ayudar a los fitomejoradores a mejorar el sabor y la textura y resistencia de la cultura al estrés y las enfermedades. Las hibridaciones con especies silvestres han hecho que el genoma de la manzana sea muy complejo y difícil de estudiar. Un equipo global de investigadores multidisciplinarios, codirigido por Zhangjun Fei, miembro de la facultad del Instituto Boyce Thompson (BTI), y Gan-Yuan Zhong, científico del Servicio de Investigación Agrícola del USDA (ARS) en Ginebra, Nueva York, se acercó a la solución a este problema mediante la aplicación de tecnologías de secuenciación de última generación y algoritmos bioinformáticos para ensamblar conjuntos completos de ambos cromosomas para la manzana domesticada moderna y sus dos principales ancestros silvestres.
Ejemplos de diferentes colores, tamaños y formas de manzanas, un re ejo de la diversidad de los recursos genéticos o germoplasma de la manzana conservados en ARS Ginebra. / Thomas Chao, USDA-ARS
Los investigadores encontraron que la historia de la domesticación única de la manzana condujo a fuentes de genes sin explotar que podrían usarse para mejorar los cultivos, como mejorar el tamaño, el sabor, la dulzura y la textura. "Los creadores podrían usar esta información detallada para mejorar las características que más importan a los consumidores, que hoy en día son principalmente el sabor", dice Fei, también profesor asociado de la Escuela de Ciencias Vegetales Integrales (SIPS) de la Universidad de Cornell.
DESDE LA RUTA DE LA SEDA A GINEBRA, N.Y.
El equipo también reunió pangenomas para las tres especies. Un pangenoma captura toda la información genética de una especie, a diferencia de un genoma de referencia que captura un organismo individual. Los pangenomas son especialmente importantes para especies muy diversas como la manzana. El equipo identificó alrededor de 50.000 genes en el pangenoma de la manzana domesticada, incluidos unos 2.000 que no estaban presentes en genomas de referencia publicados anteriormente para especies de manzanas. “Estos ‘genes faltantes’ resultan ser realmente importantes, porque muchos de ellos determinan los rasgos de mayor interés para los mejoradores de manzanas”, dijo Fei. “Quizás lo más importante”, agregó, “la información ayudará a los mejoradores a producir manzanas que sean más resistentes al estrés y las enfermedades”.
La investigación se describe en un estudio publicado en Nature Genetics el 2 de noviembre, con autores de BTI, Cornell University, Cornell AgriTech, el Departamento de Agricultura de EE. UU. (USDA) y la Academia de Ciencias Agrícolas de Shandong.
Utilizando ARN extraído de diferentes etapas de las frutas Gala, también identificaron genes relacionados con la textura, el aroma y otras características de la fruta que se expresaban preferentemente entre las dos copias de los genes. “Eso nos brinda a nosotros y a los mejoradores una comprensión aún más profunda de la diversidad genética que subyace a un rasgo en particular”, dijo Zhong. “Los hallazgos ayudarán a nuestro grupo a administrar y conservar mejor más de 6.000 accesiones de manzanas en el repositorio clonal de USDA en Ginebra”, agrega Zhong , “además de permitirnos proporcionar información genética y genómica crítica asociada con las accesiones a los mejoradores y otros investigadores”.
Al comparar los tres genomas, los investigadores pudieron identificar qué especies progenitoras contribuyeron con los genes responsables de muchos rasgos en la manzana domesticada. Por ejemplo, el equipo descubrió que el gen que le da a la manzana su textura crujiente se encuentra cerca del gen que la hace susceptible al moho azul.
DESCUBRIENDO LO QUE FALTA
El equipo también reunió pangenomas para las tres especies. Un pangenoma captura toda la información genética de una especie, a diferencia de un genoma de referencia que captura un organismo individual. Los pangenomas son especialmente importantes para especies muy diversas como la manzana. El equipo identificó alrededor de 50.000 genes en el pangenoma de la manzana domesticada, incluidos unos 2.000 que no estaban presentes en genomas de referencia publicados anteriormente para especies de manzanas. “Estos ‘genes faltantes’ resultan ser realmente importantes, porque muchos de ellos determinan los rasgos de mayor interés para los mejoradores de manzanas”, dijo Fei. “Ahora que sabemos exactamente dónde están esas dos regiones del genoma”, dijo Fei, “los criadores podrían encontrar una manera de mantener el gen de la textura y reproducir o editar el gen del moho azul para producir una variedad más resistente a las enfermedades”.
Utilizando ARN extraído de diferentes etapas de las frutas Gala, también identificaron genes relacionados con la textura, el aroma y otras características de la fruta que se expresaban preferentemente entre las dos copias de los genes. “Eso nos brinda a nosotros y a los mejoradores una comprensión aún más profunda de la diversidad genética que subyace a un rasgo en particular”, dijo Zhong. “Los hallazgos ayudarán a nuestro grupo a administrar y conservar mejor más de 6.000 accesiones de manzanas en el repositorio clonal de USDA en Ginebra”, agrega Zhong , “además de permitirnos proporcionar información genética y genómica crítica asociada con las accesiones a los mejoradores y otros investigadores”.
