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Secuenciación del genoma de trigo silvestre permitirá mejorar productividad del trigo moderno

Un equipo mundial de investigadores ha publicado la primera secuencia de genoma del trigo silvestre Emmer en la revista Science. El trigo Emmer es la forma original de casi todo el trigo domesticado en el mundo, incluyendo el trigo duro o candeal (para pasta) y el trigo harinero (para pan). El trigo Emmer es de muy poco rendimiento para ser de utilidad para los agricultores actuales, pero contiene muchas características atractivas que están siendo utilizadas por los fitomejoradores para mejorar las variedades de trigo moderno.

El estudio fue dirigido por el Dr. Assaf Distelfeld de la Escuela de Ciencias Vegetales y Seguridad Alimentaria de la Universidad de Tel Aviv y el Instituto para el Mejoramiento de los Cultivos de Cereales, en colaboración con varios científicos de instituciones de todo el mundo y NRGene, una compañía israelí que desarrolló la  tecnología bioinformática que aceleró la investigación.

“Esta investigación es una asociación sinérgica entre entidades públicas y privadas”, dijo el Dr. Daniel Chamovitz, Decano de la Facultad George S. Wise de Ciencias de la Vida de la Universidad de Tel Aviv, quien también participó en la investigación. “En última instancia, esta investigación tendrá un impacto significativo en la seguridad alimentaria mundial.”

“Nuestra capacidad para generar la secuencia del genoma de trigo Emmer tan rápidamente es un gran paso adelante en la investigación genómica”, dijo el Dr. Curtis Pozniak de la Universidad de Saskatchewan, miembro del equipo del proyecto y presidente del Programa de Investigación Estratégica del Ministerio de Agricultura de Canadá. “El trigo representa casi el 20% de las calorías que consumen los seres humanos en todo el mundo, por lo que un enfoque fuerte en mejorar el rendimiento y la calidad del trigo es esencial para nuestro suministro de alimentos en el futuro”.

“Desde un punto de vista biológico e histórico, hemos creado un” túnel del tiempo” que podemos utilizar para examinar el trigo antes de los orígenes de la agricultura”, dijo el Dr. Distelfeld. “Nuestra comparación con el trigo moderno nos ha permitido identificar los genes implicados en la domesticación – la transición desde el trigo que crecía en la naturaleza hacia las variedades modernas. Mientras que los granos de trigo silvestre se caen fácilmente de la planta y se dispersan, un cambio en dos genes implicó que en el trigo domesticado las semillas permanecieran unidas al tallo. Este rasgo permitió a los seres humanos la cosecha de trigo”.

“Este nuevo recurso nos permitió identificar un número de otros genes que controlan los principales rasgos que fueron seleccionados por los primeros seres humanos durante la domesticación del trigo y que sirvió como base para el desarrollo de cultivares modernos de trigo”, dijo el Dr. Eduard Akhunov de la Universidad Estatal de Kansas. “Estos genes proporcionan un recurso invaluable para potenciar los esfuerzos de mejoramiento en el futuro. El trigo Emmer es conocido como una fuente de nueva variación que puede ayudar a mejorar la calidad nutricional de los granos, así como la tolerancia a las enfermedades y las condiciones de escasez de agua.

“Se están implementando nuevas herramientas genómicas para identificar nuevos genes para la mejora de la producción de trigo bajo un entorno cambiante”, explica el Dr. Zvi Peleg, de la Universidad Hebrea de Jerusalén, Israel. “Mientras que muchos cultivares modernos de trigo son susceptibles al estrés hídrico, el trigo silvestre Emmer ha sufrido una larga historia evolutiva bajo el clima mediterráneo propenso a la sequía, por lo que la utilización de los genes silvestres en los programas de mejoramiento de trigo produciría más rendimiento con menos agua”. “El genoma del trigo es mucho más complejo que la mayoría de los otros cultivos y tiene un tamaño cuatro veces mayor que el del genoma humano”. Dijo el Dr. Gil Ronen, director ejecutivo de NRGene. “Sin embargo, la tecnología computacional que hemos desarrollado nos ha permitido ensamblar rápidamente el genoma muy grande y complejo encontrado en los 14 cromosomas del trigo Emmer a un estándar nunca alcanzado antes en estudios genómicos”.

Por primera vez, las secuencias de los 14 cromosomas de trigo Emmer silvestre se juntan en un orden refinado, gracias a la tecnología adicional que utiliza enlaces de ADN y proteína. “Originalmente se probó en seres humanos y recientemente se demostró en la cebada, los cuales tienen genomas más pequeños que el trigo Emmer”, dice el Dr. Nils Stein, Director de Genómica de Recursos Genéticos del Instituto Leibniz de Genética Vegetal y de Investigación de Cultivos en Alemania. “Estas tecnologías innovadoras han cambiado el juego en el montaje de los genomas de cereales grandes.”

“Este enfoque de secuenciación utilizado para el trigo Emmer no tiene precedentes y ha allanado el camino para la secuencia de trigo duro (la forma domesticada del trigo Emmer). Ahora podemos entender mejor cómo la humanidad transformó esta planta silvestre en una moderna”, dijo el Dr. Luigi Cattivelli, Jefe del Centro de Investigación CREA de Genómica y Bioinformática (Italia) y coordinador del Consorcio Internacional de Secuenciación del Genoma del Trigo Duro. “Esta secuenciación y enfoque de trigo silvestre Emmer es una invalorable contribución a toda la comunidad de trigo para mejorar y comprender mejor los mecanismos nutricionales”, afirmó el Dr. Hikmet Budak, de la Cátedra de Ciencia de las Plantas en la Universidad Estatal de Montana.

“Ahora tenemos las herramientas para estudiar los cultivos directamente y para hacer y aplicar nuestros descubrimientos de manera más eficiente que nunca”, concluyó el Dr. Distelfeld.

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