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Octubre 2019 | Paltos

Trabajo involucró a expertos de diez países

Secuencian el genoma del palto

Esta investigación ayudará a mejorar los programas de modificación genética para optimizar el crecimiento de esta planta, y para potenciar su resistencia frente a agentes patógenos y enfermedades, entre otros fines.

Una nueva investigación internacional ha logrado secuenciar el genoma del palto. El trabajo ayudará en el futuro a los programas de modificación genética para optimizar el crecimiento de esta planta. En el estudio han participado científicos pertenecientes a centros de investigación de diez países (México, Suecia, EE UU, Canadá, Bélgica, Singapur, Australia, España, Dinamarca y Francia). Este equipo internacional ha secuenciado los genomas de la variedad mexicana (Persea americana var. drymifolia) y la híbrida comercial de cultivo más popular (Persea americana Mill. cv. Hass).

Sobre el genoma, este se organiza en doce cromosomas según se sabía hasta ahora, tiene un tamaño de unas 920 Mb, con pequeñas variaciones entre las variedades estudiadas, apunta el nuevo estudio.

“El elemento más relevante de la estructura genómica del palto es la historia de duplicaciones completas de su genoma”, detalla Julio Rozas, catedrático de Genética y codirector, con el profesor Alejandro Sánchez Gracia, del Grupo de Investigación en Genómica Evolutiva y Bioinformática de la Universidad de Barcelona (UB) y del IRBio.

En concreto, los expertos han comparado la relación de sintenia –orden en que los genes están conservados y posicionados en los cromosomas– entre los genomas del aguacate y los de la especie Amborella trichopoda Baill 1869, una planta arbustiva endémica de Nueva Caledonia, considerada como la única representante actual del linaje más primitivo de las plantas con flor o angiospermas.

En esta angiosperma primitiva no hay indicios de duplicaciones genómicas completas, y por ello es la referencia en el estudio de la evolución por duplicación genómica de todas las otras plantas con flor.

Duplicaciones en tándem y resistencia al ataque de los patógenos tal y como apuntan los resultados, “para una misma región del genoma analizada, hay cuatro copias de fragmentos genómicos en el caso del aguacate y una sola copia en Amborella, lo que sugiere que el genoma del aguacate ha experimentado dos procesos de duplicación completa de su genoma”, explica Sánchez.

Estas duplicaciones en tándem recientes están implicadas en respuestas metabólicas de adaptación del aguacate al ataque de patógenos fúngicos, apuntan los autores. “En paralelo, aquellas duplicaciones que se originaron durante las duplicaciones completas del genoma –y que aún se mantienen a causa de la selección natural– parecen estar implicadas en aspectos básicos de la fisiología y del desarrollo de la planta”, indica Sánchez.

Aún hoy quedan muchas incógnitas sobre el origen y la evolución del palto, una especie que pertenece al grupo de las magnolias. El trabajo publicado ahora perfila un nuevo escenario para conocer la posición filogenética del aguacate en el árbol evolutivo de las angiospermas, en especial en relación con algunas especies eudicotiledóneas de gran interés económico en la agricultura mundial, como el café (Coffea), el tomate (Solanum) o la vid (Vitis), que comparten más componentes genéticos entre sí que con el aguacate.

En este grupo de plantas el proceso de diversificación fue muy rápido y eso ha dificultado los análisis filogenéticos de gran resolución de estas especies. Mediante un exhaustivo análisis filogenómico de diecinueve especies de angiospermas —con distintos marcadores moleculares—, el nuevo trabajo revela que la planta del aguacate es una especie hermana tanto de monocotiledóneas como de eudicotiledóneas (café, tomate y vid).

“Los únicos componentes genéticos que tienen en común todas estas especies serían aquellos que definen a todas las angiospermas y las diferencian de las gimnospermas y las plantas sin semilla”, subraya el investigador Pablo Librado, exdoctorando de la UB y coautor del estudio, actualmente miembro del Centro de Geogenética de la Universidad de Copenhague y del Museo de Historia Natural de Dinamarca.

HACIA EL SOFTWARE BIOINFORMÁTICO

Para secuenciar la variedad mexicana se han empleado diferentes bibliotecas genómicas y tecnologías de secuenciación, como el vector de clonación cromosoma artificial bacteriano (BAC) o la plataforma HiSeq de Illumina, que facilitan una gran cobertura del genoma estudiado. En el caso de la variedad Hass, se empleó la metodología de secuenciación de PacBio (single-molecule real-time-SMRT) a partir de ADN de calidad y tamaño muy altos.

El análisis poblacional basado en el estudio de los polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) también ha permitido detallar la composición genética y la historia de la variedad Hass, que es el resultado de la introgresión de material genético de origen guatemalteco –por cruces selectivos– en el fondo genómico de la variedad mexicana.

En el marco del trabajo, se ha realizado un análisis de carácter filogenómico, que consistía en la determinación de genes ortólogos de copia única y de los árboles con información de secuencias de aminoácidos y de nucleótidos codificantes para este grupo de genes. Buena parte de su trabajo se ha centrado también en analizar la dinámica del origen y pérdida de genes a través de BadiRate, un software bioinformático desarrollado en la Universidad de Barcelona.

MEJORAR LA PRODUCTIVIDAD AGRÍCOLA

La investigación aporta una nueva perspectiva imprescindible para realizar estudios de asociación a lo largo del genoma de la especie y para encontrar los genes –y las distintas variantes genéticas– que determinan las características más relevantes para la economía y la productividad de las explotaciones agrícolas.

Fuente: Agencia Sinc