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Genes de ancestros silvestres del maní potenciarán a su descendiente moderno

Variaciones de maní silvestre en el laboratorio de David Bertioli y Soraya Leal-Bertioli en el Centro de Tecnologías Genéticas Aplicadas. (Foto de Andrew Davis Tucker / UGA)

Los parientes silvestres del maní moderno tienen una alta resistencia a enfermedades y otras ventajas que se perdieron en la domesticación, sin embargo, producen nueces muy pequeñas. Ahora, científicos de Estados Unidos han identificado la genética detrás de estas características ventajosas, y las están traspasando al maní moderno mediante cruzamientos dirigidos con ayuda de herramientas moleculares.

Universidad de Georgia / 18 de mayo, 2021.- Los parientes silvestres de las plantas del maní moderno tienen la capacidad de resistir enfermedades de una manera que las plantas de maní domesticado no pueden. La diversidad genética de estos parientes silvestres significa que pueden ignorar las enfermedades que matan los cultivos de maní de los agricultores, pero también producen nueces diminutas que son difíciles de cosechar porque excavan profundamente en el suelo.

Considérelo una compensación genética: durante su evolución, el maní moderno perdió su diversidad genética y gran parte de la capacidad de combatir hongos y virus, pero ganó cualidades que hacen que el maní sea tan asequible, sostenible y sabroso que las personas de todo el mundo lo cultivan y lo consumen.

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Las plantas de maní modernas se crearon hace 5.000 a 10.000 años, cuando dos antepasados ​​diploides (plantas con dos juegos de cromosomas) se unieron por casualidad y se convirtieron en tetraploides (plantas con cuatro juegos de cromosomas). Mientras que el maní domesticado viajó por todo el mundo y aparece en la cocina desde Asia hasta África y América, los parientes silvestres se quedaron cerca de casa en América del Sur.

En los últimos años, los investigadores de la Universidad de Georgia, particularmente en el Wild Peanut Lab en Athens (Georgia), se han centrado en la genética de esos parientes silvestres y han detallado dónde se encuentran esos rasgos de resiliencia en sus genomas. El objetivo siempre ha sido comprender la naturaleza lo suficientemente bien como para hacer uso de los ventajosos genes antiguos (los que tienen los parientes, pero que han perdido el maní) mientras se mantienen los rasgos modernos que los agricultores necesitan y los consumidores quieren.

«La mayoría de las especies silvestres todavía crecen en América del Sur», dijo Soraya Leal-Bertioli, quien dirige el Wild Peanut Lab con su esposo, David Bertioli. «Están presentes en muchos lugares, pero no se los encuentra simplemente en las calles. Hay que tener ‘ojo de coleccionista’ para detectarlos en la maleza».

Esas plantas silvestres ya no pueden reproducirse con el maní en la naturaleza porque solo tienen dos juegos de cromosomas.

«Los silvestres son parientes lejanos feos con los que el maní no quiere mezclarse», dijo Leal-Bertioli, «pero nosotros hacemos el emparejamiento».

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Investigadores en Athens y Tifton han cruzado con éxito algunas de esas especies silvestres para crear líneas tetraploides que se pueden cruzar con maní. Esas nuevas líneas proporcionarán a los fitomejoradores recursos genéticos que conducirán a una cosecha abundante de nuevas variedades con resistencia a enfermedades y mayor sostenibilidad. Las líneas recién lanzadas no producirán los maníes que se incluirán en tu mantequilla de maní de mañana, pero son los padres de las plantas que los agricultores cultivarán en los próximos años.

El Journal of Plant Registrations publicó los detalles sobre la primera de estas líneas de germoplasma este mes. Las líneas fueron creadas por un equipo dirigido por Bertiolis, que realiza investigaciones sobre el maní a través del Instituto de Fitogenética de la Facultad de Ciencias Agrícolas y Ambientales (CAES). También gestionan proyectos de investigación globales separados para Feed the Future Innovation Lab for Peanut, un proyecto de la Agencia de los Estados Unidos para el Desarrollo Internacional (USAID) para aumentar el suministro mundial de alimentos mediante la mejora del maní.

David Bertioli y su esposa, Soraya Leal-Bertioli, en sus invernaderos en el Centro de Tecnologías Genéticas Aplicadas. (Foto de Andrew Davis Tucker / UGA)

Las nuevas líneas desarrolladas por Bertiolis son resistentes a la mancha foliar temprana y tardía, enfermedades que cuestan a los productores de maní de Georgia US$20 millones al año y al nematodo agallador, un problema que pocos productos químicos aprobados pueden combatir. Son «alotetraploides inducidos», lo que significa que se producen a través de una hibridación compleja que convierte las especies diploides silvestres en tetraploides.

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El segundo conjunto de nuevas variedades proviene del trabajo realizado en Tifton y dirigido por Ye (Juliet) Chu, investigadora asociada senior en el laboratorio de Peggy Ozias-Akins dentro del Departamento de Horticultura de CAES. Estas tres variedades están hechas de cinco parientes del maní y muestran resistencia a la mancha foliar. Uno también es resistente al virus del marchitamiento manchado del tomate, una enfermedad que puede destruir todo el cultivo en las variedades de maní sin resistencia natural.

Crear los primeros alotetraploides fértiles es un desafío, pero luego los científicos pueden cruzarlos con maní y, a través de generaciones, seleccionar los rasgos correctos. Los fitomejoradores podrán tomar estas líneas hechas de parientes silvestres del maní y cruzarlas con maní domesticado moderno para obtener lo mejor de ambos: una planta que se parece al maní y produce nueces con el tamaño y el sabor de las variedades modernas, pero que tiene la capacidad de lucha contra enfermedades de las especies silvestres.

Si bien los mejoradores de plantas han conocido el valor de la diversidad en las especies de maní silvestres durante décadas, no pudieron realizar un seguimiento de esos valiosos genes silvestres hasta hace poco. La industria del maní en Georgia y otros estados ha invertido en el trabajo para secuenciar el maní y las dos especies ancestrales, sabiendo que el trabajo para comprender el genoma del maní valdrá la pena. Con los marcadores genéticos desarrollados utilizando el genoma, los fitomejoradores no solo pueden decir que una planta tiene un rasgo deseable, sino que saben qué regiones del genoma son responsables de ese rasgo y pueden combinar el perfil de ADN con la selección de campo tradicional para acelerar el complejo proceso de desarrollo de una nueva variedad.

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«Agiliza todo. Puedes hacer un cruce, que produce 1,000 semillas, pero antes de plantarlas, se puede perfilar su ADN. De esa manera, puedes ver que solo 20 de esas plantas son ideales para la reproducción posterior. Hace cuarenta años, tendrías que plantarlos todos, haciendo el proceso mucho más engorroso», dijo David Bertioli.

Con el trabajo en curso, el Journal of Plant Registration documentará la liberación de otro germoplasma de maní con resistencia a enfermedades importantes. La liberación de las líneas, junto con los marcadores moleculares por sus características ventajosas, proporciona a la comunidad de mejoramiento de maní con recursos genéticos para producir cultivos más resistentes.

«En el pasado, sabíamos a dónde íbamos, pero era como si todos dibujaran su propio mapa», dijo David Bertioli. «Ahora, es como si tuviéramos GPS. [Los científicos] pueden decirse entre sí, ‘Aquí están mis coordenadas. ¿Cuáles son las tuyas?’ Y todos los datos se publican».

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