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Secuencian genoma de la palta, permitirá la mejora genética del popular fruto

genoma de la palta

Un nuevo estudio ilumina la historia familiar de la palta (o aguacate) y sienta las bases para la mejora genética de la especie.

Universidad de Buffalo / 6 de agosto de 2019.- Un equipo de científicos ha secuenciado el genoma de la palta (o también conocida como aguacate), arrojando luz sobre los antiguos orígenes de esta fruta mantecosa y sentando las bases para futuras mejoras en la agricultura.

Con respecto a los asuntos modernos, el estudio revela por primera vez que el la popular palta Hass heredó aproximadamente el 61% de su ADN de variedades mexicanas y aproximadamente el 39% de las guatemaltecas. (Las paltas vienen en muchos tipos, pero Hass, que se plantó por primera vez en la década de 1920, comprende la mayor parte de los aguacates cultivados en todo el mundo).

La investigación también proporciona material de referencia vital para aprender sobre la función de los genes individuales de la palta y para utilizar la ingeniería genética para aumentar la productividad de los árboles de palta, mejorar la resistencia a las enfermedades y crear fruta con nuevos sabores y texturas.

[Recomendado: Diseñando la palta del futuro con su mapa genético]

El estudio es importante para la agricultura. El creciente mercado mundial de paltas valió alrededor de US$13 mil millones en 2017, con México, el mayor productor, que exportó unos US$2.5 mil millones de la fruta ese año, según Statista, un proveedor de datos de mercado y consumo. En todo el mundo, las paltas se untan sobre tortillas, se mezclan para dar sabor a las tostadas, se enrollan en sushi y se mezclan en batidos (una delicia popular en partes del sudeste asiático).

Los científicos secuenciaron no solo la palta Hass, sino también las paltas de México, Guatemala y las Indias Occidentales, que albergan cultivares nativos de la fruta genéticamente distintos.

El proyecto fue dirigido por el Laboratorio Nacional de Genómica para la Biodiversidad (LANGEBIO) en México, la Universidad Tecnológica de Texas y la Universidad de Buffalo (UB) en Estados Unidos. La investigación fue publicada el 6 de agosto en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

“La palta es un cultivo de enorme importancia a nivel mundial, pero particularmente para México. Aunque la mayoría de las personas solo han probado Hass o un par de otros tipos, hay una gran cantidad de grandes variedades de palta en el centro de diversidad mexicano de la especie, pero pocas personas los habrán probado a menos que viajen al sur de la frontera de los Estados Unidos. Estas variedades son recursos genéticos para el futuro de la palta. Necesitábamos secuenciar el genoma de la palta para hacer que la especie sea accesible a los esfuerzos modernos de mejora genómica asistida por marcadores“, afirma Luis Herrera-Estrella, Ph.D., Profesor Distinguido de Genómica de Plantas en la Universidad de Texas Tech, quien concibió el estudio y completó gran parte del trabajo en LANGEBIO, donde es profesor emérito desde antes de unirse a la Universidad de Texas Tech.

“Nuestro estudio prepara el escenario para comprender la resistencia a las enfermedades para todas las paltas”, dice Victor Albert, Ph.D., Profesor de Innovación de Ciencias Biológicas en la Facultad de Artes y Ciencias de la UB y profesor visitante en la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur (NTU Singapur). Albert fue otro líder del estudio con Herrera-Estrella. “Si tienes un árbol interesante que parece ser bueno para resistir hongos, puedes entrar y buscar genes que sean particularmente activos en este aguacate. Si puedes identificar los genes que controlan la resistencia y si sabes dónde están en el genoma, puede intentar cambiar su regulación. Existe un gran interés en desarrollar portainjertos resistentes a enfermedades en los que se injertan cultivares de élite“.

La historia familiar de una fruta excéntrica y deshuesada

Si bien la palta alcanzó popularidad internacional solo en el siglo XX, tiene una larga historia como fuente de sustento en América Central y América del Sur, donde durante mucho tiempo ha sido una característica de la cocina local. Hace cientos de años, por ejemplo, los aztecas machacaron las paltas para hacer una salsa llamada āhuacamolli.

Antes de eso, en tiempos prehistóricos, las paltas (con su cuescos), podrían haber sido comidos por la megafauna como perezosos gigantes. Se cree que estos animales podrían haber ayudado a dispersar las paltas expulsando las semillas (o cuescos) en lugares distantes, afirma Albert.

El nuevo estudio se ubica aún más atrás en el tiempo. Utiliza la genómica para investigar la historia familiar de la palta, conocida por los científicos como Persea americana. “Estudiamos el pasado genómico de la palta para diseñar el futuro de este cultivo estratégico para México”, dijo Herrera-Estrella. “El largo ciclo de vida de la palta dificulta los programas de mejoramiento, por lo que las herramientas genómicas permitirán crear programas de mejoramiento más rápidos y efectivos para la mejora de esta fruta cada vez más popular”.

La palta pertenece a un grupo relativamente pequeño de plantas llamadas magnoliides, que se separaron de otras especies de plantas con flores hace unos 150 millones de años. La nueva investigación respalda, pero no prueba, la hipótesis de que los magnoliides, como grupo, son anteriores a los dos linajes dominantes de plantas con flores vivas hoy, los eudicotas y monocotiledóneas. (Si esto es correcto, no significaría que las paltas en sí mismas sean más viejas que los eudicotas y las monocotiledóneas, pero que las paltas pertenecen a una línea hereditaria que se separó de otras plantas con flores antes que los eudicotas y monocotiledóneas).

“Una de las cosas que hicimos en el estudio fue tratar de resolver el problema de cuál es la relación de las paltas con otras plantas con flores importantes? Y esto resultó ser una pregunta difícil”, dice Albert. “Debido a que los magnoliides divergieron de otros grupos principales de plantas con flores tan rápido y tan temprano, en un momento en que otros grupos principales también divergían, todo es totalmente misterioso. Hicimos contribuciones para encontrar una respuesta al comparar el genoma de la palta con los genomas de otras especies de plantas, pero no llegamos a una conclusión firme”.

Un trabajo de investigación de 2016 estimó que los magnoliides abarcan alrededor de 11,000 especies vivas conocidas en la Tierra, incluidos las paltas, las magnolias y la canela. En comparación, unas 285,000 especies conocidas se contaron como eudicotas y monocotiledóneas.

El aguacate como químico, y la herencia del híbrido Hass

Los científicos no saben cuántos años tiene la palta, y el nuevo estudio no aborda esta pregunta. Pero la investigación sí explora cómo ha cambiado la palta, genéticamente, desde que se convirtió en su propia especie, ramificándose de otros magnoliides.

El estudio muestra que la palta experimentó dos antiguos eventos de “poliploidía”, en los que se copió todo el genoma del organismo. Muchos de los genes duplicados fueron finalmente eliminados. Pero algunos desarrollaron funciones nuevas y útiles, y estos genes todavía se encuentran en la palta de hoy en día. Entre ellos, los genes involucrados en la regulación de la transcripción del ADN, un proceso crítico para regular otros genes, están sobrerrepresentados.

La investigación también encuentra que las paltas han aprovechado una segunda clase de genes copiados, duplicados en tándem, para fines que pueden incluir la fabricación de productos químicos para evitar ataques de hongos. (Los duplicados en tándem son el producto de eventos aislados en los que un gen individual se replica por error durante la reproducción).

“En la palta, vemos una historia común: dos métodos de duplicación de genes que resultan en resultados funcionales muy diferentes a lo largo del tiempo”, dice Albert.

“En las plantas, los genes retenidos de los eventos de poliploidía a menudo tienen que ver con grandes cosas reguladoras. Y los genes que se mantienen fuera de los eventos de duplicación únicos más limitados a menudo tienen que ver con las vías biosintéticas donde se producen estos químicos: sabores, químicos que atraen insectos, químicos que combaten los hongos. Las plantas son excelentes químicos”, dice Herrera-Estrella.

Después de abordar algunos misterios antiguos de la palta, el nuevo estudio también avanza en el tiempo para explorar un capítulo moderno en la historia de esta amada fruta: cómo los humanos han alterado el ADN de la especie.

Debido a que los productores comerciales generalmente cultivan paltas injertando ramas de árboles existentes en nuevos portainjertos, los paltos Hass de hoy en día son genéticamente iguales al primer palto Hass plantado en la década de 1920. Estos paltos Hass modernos se cultivan en ramas Hass injertadas en varios portainjertos que están bien adaptados para regiones geográficas particulares.

Mientras que se pensó durante mucho tiempo a la palta Hass como un híbrido, los detalles de su procedencia (61% mexicano, 39% guatemalteco) no se conocían anteriormente. El nuevo mapa de los científicos del genoma de la palta Hass revela enormes trozos de ADN contiguo de cada tipo parental, lo que refleja el origen reciente de la variedad.

“Inmediatamente después de la hibridación, obtienes estos bloques gigantes de ADN de las plantas parentales”, dice Herrera-Estrella. “Estos bloqueos se rompen a lo largo de muchas generaciones a medida que se producen más eventos reproductivos que codifican los cromosomas. Pero no vemos esta codificación en la palta Hass. En el cromosoma 4, un brazo entero parece ser guatemalteco, mientras que el otro es mexicano. Vemos grandes trozos de ADN en la palta Hass que reflejan su herencia “.

“Esperamos que el gobierno mexicano siga apoyando este tipo de proyectos ambiciosos que utilizan tecnología de punta para proporcionar una comprensión profunda de la genética y la genómica de las plantas mexicanas nativas”, dijo Herrera-Estrella.

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