Un equipo de investigadores de instituciones de Canadá, Estados Unidos, Francia, Israel y Reino Unido ha publicado la primera secuencia del genoma del girasol. Este nuevo recurso ayudará a futuros programas de investigación que usan herramientas genéticas para mejorar la resiliencia de los cultivos alimentarios y la producción de aceite. El estudio fue publicado en la revista Nature.
Conocida por su belleza y también como una fuente importante de alimentos, el girasol es un cultivo oleaginoso (para producción de aceite) de importancia global, el cual promete una adaptación al cambio climático porque puede mantener un rendimiento estable en una amplia variedad de condiciones ambientales, incluida la sequía. Sin embargo, el ensamblaje del genoma del girasol ha sido hasta hace poco difícil, debido a que se compone principalmente de secuencias relacionadas muy similares.
El equipo de investigación en América del Norte y Europa secuenció el genoma del girasol domesticado Helianthus annuus L. También realizaron análisis comparativos y de todo el genoma, que proporcionan información sobre la historia evolutiva de Astéridas, un subgrupo de plantas con flores que incluye papas, tomates y café.
Identificaron nuevos genes candidatos y reconstruyeron las redes genéticas que controlan el tiempo de floración y el metabolismo del aceite, dos rasgos principales de mejoramiento en el girasol, y encontraron que las redes de tiempo de floración han sido moldeadas por una duplicación pasada de todo el genoma. Estos hallazgos sugieren que las copias antiguas de los genes pueden conservar su funcionalidad y aún influir en rasgos de interés después de decenas de millones de años.
«Como la primera secuencia de referencia del genoma del girasol, es logro es bastante», dijo el co-autor de estudio John M. Burke, profesor de biología vegetal y miembro del Centro de Plantas la Universidad de Georgia, EE.UU. «El genoma del girasol es 40% más grande que el genoma del maíz, y aproximadamente 20% más grande que el genoma humano, y su naturaleza altamente repetitiva lo convirtió en un desafío único para su ensamblaje».
Burke, cuyo laboratorio estudia la base genómica de la divergencia evolutiva dentro de la familia del girasol, estuvo involucrado en el mapeo genético sobre el cual se basó el ensamblaje del genoma y supervisó la secuenciación completa del genoma de las 80 líneas de girasol descritas en el estudio.
La colaboración internacional fue dirigida por Nicolas Langlade en el Instituto Nacional Francés de Investigación Agrícola en Toulouse, Francia, e incluyó a Loren Rieseberg de la Universidad de Columbia Británica, Canadá.
«Al igual que muchos genomas de plantas, el genoma del girasol es muy repetitivo, aunque en este caso la situación es un poco peor», dijo Burke. «Los elementos repetitivos dentro del genoma surgieron relativamente hace poco, lo que significa que no han tenido tiempo para diferenciarse, por lo tanto es como montar un rompecabezas masivo en el que muchas piezas se ven exactamente iguales o casi iguales».
Los autores concluyeron que esta investigación refuerza al girasol como un modelo para los estudios ecológicos y evolutivos y de adaptación al cambio climático, y acelerará los programas de mejoramiento genético de cultivos agrícolas.
«Facilitará enormemente nuestro trabajo para comprender los mecanismos moleculares subyacentes a los rasgos clave relacionados con la resistencia al estrés abiótico, como la sequía, la salinidad y la baja cantidad de nutrientes», dijo Burke. «Esta secuencia del genoma servirá esencialmente como una hoja de ruta genética para identificar los genes subyacentes a este tipo de rasgos».