AGRO 2.0 USA: Estudio podría ayudar a mejorar los principales cultivos alimentarios

Secuenciación del genoma de Amborella entregaría claves para mejorar especies de cultivos

Investigadores de la Universidad de Florida (UF), la Universidad Penn State, la Universidad de Buffalo, la Universidad de Georgia y la Universidad de California-Riverside han secuenciado por primera vez el genoma de la planta de flores Amborella, lo que podría revelar por qué las flores pueden haber proliferado hace millones de años y, a la vez, ofrecer pistas para mejorar las principales especies de cultivos alimentarios.

Fotografía: Shutterstock.com

Según indica el sitio News UF, se realizaron dos estudios que analizan el genoma de Amborella y proporcionan la primera visión de cómo las plantas con flores difieren genéticamente de todas las otras plantas.

Y es que la Trichopoda Amborella, una planta que sólo se encuentra en la isla principal de Nueva Caledonia, en el Pacífico Sur, es la única sobreviviente de un antiguo linaje evolutivo que se remonta al último ancestro común de todas las plantas con flores.

“De la misma manera que la secuencia del genoma del ornitorrinco -un sobreviviente de un antiguo linaje- puede ayudar a estudiar la evolución de todos los mamíferos, la secuencia del genoma de Amborella puede ayudarnos a aprender acerca de la evolución de todas las flores”, señaló por su parte Victor Albert de la Universidad de Buffalo al sitio Penn State Science.

De esta manera, el primer estudio, dirigido por la Universidad Estatal de Pensilvania y co-escrito por científicos de la UF, proporciona pruebas concluyentes de que el ancestro de todas las plantas con flores –incluyendo la Amborella- ha evolucionado siguiendo un “evento de duplicación de genoma” que tuvo lugar hace unos 200 millones de años, dijo Doug Soltis, profesor del Museo de Historia Natural de Florida en el campus de la UF y coautor del estudio.

“La duplicación de genoma puede ofrecer una explicación al ‘misterio abominable’ de Darwin; la proliferación aparentemente brusca de nuevas especies de plantas con flores en los registros fósiles que datan del periodo Cretácico”, señaló.

“Cuando se produjo la duplicación del genoma, algunos genes duplicados se perdieron con el tiempo, pero otros asumieron nuevas funciones, incluyendo las contribuciones al desarrollo de los órganos florales”, agregó.

Con respecto al segundo estudio -el cual fue dirigido por la UF- éste describe una nueva estrategia utilizada para secuenciar y ensamblar el genoma Amborella. De acuerdo a los investigadores, los nuevos métodos son aplicables a la mayoría de las plantas y los animales con grandes genomas complejos, que contienen grandes cantidades de ADN, como Amborella, que antes se consideraban demasiado problemáticos o costosos de abordar.

“Debido a la posición filogenética fundamental de Amborella, es un genoma de referencia evolutiva que nos permite comprender mejor los cambios del genoma de esas plantas con flores que se desarrollaron más tarde, incluyendo la evolución del genoma y la mejora de nuestras muchas plantas de cultivo”, dijo Soltis.

Los análisis comparativos del genoma Amborella ya están proporcionando a los científicos una nueva perspectiva sobre los orígenes genéticos de rasgos importantes en todas las plantas con flores, incluyendo las principales especies de cultivos de alimentos. Y es que, al ser la rama más antigua de las angiospermas, el genoma Amborella permitió a los investigadores estimar el orden lineal de los genes en un genoma ancestral eudicot e inferir los cambios específicos de linaje que se produjeron durante más de 120 millones de años de evolución en el núcleo eudicot.

“La Amborella nunca había sido estudiada en detalle, así que empezamos desde cero tratando de armar este rompecabezas sobre la información hereditaria, mezclando métodos que no habían sido combinados”, dijo Soltis.

“La reconstrucción de la secuencia del genoma Amborella facilitó el orden de los genes ancestrales en los ‘eudicots’, un enorme grupo que comprende alrededor del 75% de todas las angiospermas. Este grupo incluye el tomate, manzana y legumbres, así como árboles maderables como el roble y álamo”, agregó Jim Leebens-Mack de la Universidad de Georgia.

Sin ningún tipo de mapa genético o conocimiento avanzado de la arquitectura del genoma, los científicos de la UF montaron el genoma Amborella utilizando tecnologías de secuenciación de última generación y alto rendimiento de computación, los cuales permitieron secuenciar y ensamblar genomas a menor costo y de forma más rápida, según indicó el co-autor Brad Barbazuk, profesor asociado de biología en la UF y miembro del Instituto de Genética de la UF.

Según habría señalado Barbazuk, los investigadores utilizaron una técnica de evaluación llamada fluorescence in situ hybridization para validar el genoma, en el que segmentos de ADN se localizaron en los cromosomas con colorantes fluorescentes, y el mapeo del genoma completo, produce una imagen de alta definición de las moléculas de ADN y mejora el proceso de montaje del genoma.

“Nuestro método ha producido un montaje del genoma ejemplar, y este método no se limita a estudiar Amborella”, dijo Barbazuk.

“Sin embargo, es poco probable adaptarlo a cada caso, y eso nos dará la oportunidad de buscar nuevos métodos y hacer mejor el proceso”, agregó.

Por su parte, la coautora del estudio Pam Soltis, profesora y curadora de sistemática molecular y genética evolutiva en el Museo de Florida y miembro del Instituto de Genética de la UF, dijo que se requirió mucho tiempo y recursos para secuenciar y ensamblar los grandes y complejos genomas de plantas.

“Dado que estos recursos no están disponibles para la mayoría de las especies, los únicos organismos que podrían haber secuenciado sus genomas hasta ahora son los que tienen una larga historia de estudio científico”, dijo.

“Todos los tipos de organismos evolutivos y ecológicamente importantes fueron excluidos de los estudios de secuenciación del genoma porque no había manera de conseguir la información necesaria para armarla”, agregó.

Pero esto no es todo, ya que además de su utilidad en el estudio de la evolución de plantas de floración, la secuencia del genoma Amborella ofrece información sobre la historia y la conservación de las poblaciones Amborella, de las cuales hay menos de 20 poblaciones conocidas en las regiones montañosas de Nueva Caledonia, según Pam Soltis.

“La secuenciación de los genomas de plantas Amborella individuales, a través de su área de distribución, revela la estructura geográfica con implicaciones para la conservación y la evidencia de un cuello de botella genético reciente”, dijo Pam Soltis.

“Una reducción similar de la variación genética se produjo cuando los humanos emigraron desde África hasta encontrarse hoy en día las poblaciones de Eurasia”, finalizó.

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