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Nueva estrategia para acelerar el mejoramiento de las plantas usando bancos de genes

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Un nuevo estudio dirigido por un agrónomo Universidad Estatal de Iowa, Estados Unidos, puede ayudar a los científicos a examinar las grandes cantidades de semillas vegetales almacenadas en las instalaciones de los banco de genes en todo el mundo, para así identificar los que son útiles para los fitomejoradores que tratan de producir mejores variedades.

El esfuerzo representa un experimento de prueba de concepto que puede ayudar a los científicos de plantas a “separar el grano de la paja” cuando se trata de seleccionar las mejores accesiones para producir variedades con mayor rendimiento o resistencia al estrés, dijo Jianming Yu, profesor asociado de agronomía y la Presidente Distinguido de Piooner en mejoramiento de maíz.

La nueva investigación, publicada en la revista académica revisada ​​por pares Nature Plants, se centra en el sorgo utilizado para la bioenergía, pero podría tener ramificaciones para una variedad de cultivos, dijo Yu.

“Creemos que es posible utilizar estas predicciones para guiar nuestras decisiones de mejoramiento y selección,” dijo Xiaoqing Yu, un investigador postdoctoral asociado de agronomía y el primer autor del artículo. “Esperamos que esto facilitará un mejoramiento más óptimo y más preciso con los diversos materiales genéticos.”

Los investigadores probaron un complejo conjunto de herramientas genéticas para predecir qué rasgos poseerían cientos de semillas de sorgo si se cultivan. Posteriormente, el equipo creció muestras de algunas de esas accesiones de sorgo (la palabra usada para describir el material vegetal recolectado de varios sitios) para medir la precisión de sus predicciones basadas en el genoma. Las predicciones de rendimiento del equipo demostraron precisión más del 70% del tiempo.

En teoría, los mejoradores de plantas pueden acceder a un océano virtual de datos sobre germoplasma, o el material genético de las plantas, de todas partes del mundo. Hay 1.750 bancos de genes en el mundo que contienen 7,4 millones de muestras de plantas, pero sólo un pequeño porcentaje de las que poseen las cualidades específicas que los mejoradores de plantas buscan en la producción de nuevos cultivares para las necesidades de producción.

Sin embargo, encontrar las mejores accesiones entre las millones disponibles plantea una pesadilla logística para los científicos de plantas, dijo Jianming Yu.

La publicación muestra que es posible hasta cierto punto predecir los rasgos que ciertas accesiones poseen basado en su perfil genético. Yu dijo que el estudio da un paso hacia una “super carga del motor” de un recurso valioso que permite a los mejoradores de sorgo concentrarse en las accesiones más valiosas que poseen, y esto con mayor facilidad y velocidad que la actualmente posible.

“Todos estamos de acuerdo en la urgencia y los desafíos para explotar eficazmente el patrimonio natural almacenado en bancos de genes”, dijo. “Pero tenemos que probar diferentes estrategias y tenemos que averiguar la forma.”

Los investigadores seleccionaron un conjunto de 962 accesiones de sorgo a partir de una base de datos del Departamento de Agricultura de EE.UU (USDA)., y llevaron a cabo la secuenciación para obtener los datos de “huellas dactilares” de todo el genoma. Ellos probaron en ensayo de campo una muestra seleccionada y usaron una variedad de herramientas de predicción para evaluar diversos rasgos. Luego, los investigadores cultivaron 200 de esas accesiones para comprobar cómo sus predicciones acertaron con la realidad.

Las predicciones de rendimiento tenían una precisión del 76%, y las predicciones de otros rasgos, como la altura de la planta, un intervalo de 67 a 83%.

“Mediante el aprovechamiento de la genómica y del análisis de datos, sin duda podemos hacer un mejor trabajo”, dijo  Jianming Yu.

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