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Equipo científico completa esfuerzo internacional para secuenciar el enorme genoma del trigo

El genoma del trigo finalmente está completamente secuenciado. Un consorcio internacional gigante de académicos y compañías ha estado intentando terminar la desafiante secuencia de ADN durante más de una década, pero al final, fue un pequeño equipo liderado por Estados Unidos el que se llevó el premio. Los investigadores esperan que el genoma del trigo harinero (Triticum aestivum), descrito en la revista GigaScience este mes, ayude a los esfuerzos para estudiar y mejorar un cultivo básico del que dependen alrededor de 2.000 millones de personas.

El genoma del trigo es el “Monte Everest” de los genetistas de cultivos. Es enorme, más de cinco veces el tamaño de una copia única del genoma humano, y alberga seis copias de cada cromosoma, lo que suma entre 16 mil y 17 mil millones de letras de ADN. Y más del 80% está hecho de secuencias repetitivas. Estos tramos son especialmente molestos para los científicos que intentan ensamblar los cortos segmentos de ADN generados por las máquinas de secuenciación en secuencias de cromosomas mucho más largas.

Es como armar un rompecabezas lleno de pedazos de cielo azul, dice Steven Salzberg, un genomicista de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland, quien dirigió el último esfuerzo de secuenciación. “El genoma del trigo está lleno de cielo azul. Todas estas piezas se parecen a muchas otras piezas, pero no son exactamente iguales”.

Como resultado, las secuencias previas del genoma de trigo contenían lagunas que dificultaban a los científicos ubicar y examinar cualquier gen en particular, dice Klaus Mayer, genomicista de plantas en el Centro Helmholtz en Munich, Alemania, y uno de los 1.800 miembros del International Wheat Genome Sequencing Consortium (IWGSC) que ha abordado el genoma desde 2005.

Una secuencia publicada por el consorcio en 2014 cubría aproximadamente dos tercios del genoma, pero estaba muy fragmentada y carecía de detalles sobre las secuencias entre genes. Se lanzaron versiones mejoradas en 2016 y 2017, pero el uso de estos datos está restringido hasta que el IWGSC publique su análisis (Mayer dice que el equipo se está preparando para enviar su informe a una revista). La secuencia también se produjo utilizando un software propietario de una compañía llamada NRGene, lo que impide que otros científicos puedan reproducir el esfuerzo.

Piezas de rompecabezas

Salzberg, que se especializa en ensamblar secuencias de genoma, y ​​sus cinco colegas decidieron abordar el problema ellos mismos. Para superar el desafío de ordenar el ADN repetitivo (las piezas de rompecabezas del “cielo azul”) los investigadores utilizaron una tecnología de secuenciación que genera tramos de ADN muy largos (a menudo más de 10.000 letras de ADN). También crearon secuencias mucho más cortas, pero altamente precisas, utilizando otra tecnología.

Unir estas ‘lecturas’ y juntarlas (que ascendieron a 1,5 billones de letras de ADN y consumió 880,000 horas de tiempo de procesador en un grupo de computadoras paralelas) dio como resultado secuencias de cromosomas casi continuas que abarcaron 15,3 mil millones de letras del genoma del trigo.

Mayer llama a la nueva secuencia “un gran avance”. Los postdoctorados pueden pasar becas completas para localizar un solo gen de trigo de interés, dice. “A esos genes que tomaron 10 años de trabajo para clonarse, se reducirá a un par de meses, con suerte”. Los resultados de tal investigación deberían ayudar a los mejoradores a desarrollar variedades de trigo que sean más capaces de tolerar los desafíos climáticos, enfermedades y otros tipos de estrés.

Algunos científicos ya están usando el nuevo genoma del trigo, incluido, dice Salzberg, miembros del IWGSC que trabajan en un cromosoma en particular. Pero si va a ser de uso generalizado, todos los genes y secuencias deberán identificarse y etiquetarse, un proceso laborioso conocido como anotación. Salzberg dice que un colaborador suyo planea hacer esto, “a menos que alguien lo haga antes”.

Neil Hall, genomicista y director del Earlham Institute, un centro de investigación de genómica en Norwich, Reino Unido, ve el enfoque de Salzberg como un signo de los tiempos. Si el genoma del trigo, considerado como uno de los más difíciles de ser abordados por científicos, puede ser secuenciado por un pequeño equipo que utilice la última tecnología, casi cualquier genoma podría hacerlo.

“Creo que hemos avanzado más allá de la época en que los proyectos genómicos tienen que ser estas cooperaciones internacionales monolíticas”, dice Hall. “La genómica se parece más a la economía colaborativa actual”.

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