Científicos han creado un preciso sistema de navegación para el genoma del trigo del pan, lo que permite a los académicos y los criadores analizar sus genes con más facilidad que nunca.
El trigo es uno de los cereales más complejos, con tres sub-genomas que juntos contienen alrededor de cinco veces más ADN que el genoma humano. Casi el 80 por ciento de este material genético es repetitivo, lo que hace aún más difícil secuenciarlo y analizarlo.
Ahora, aprovechando tecnología de secuenciación avanzada y enfoques computacionales, científicos del Instituto Earlham, con colegas en el Centro John Innes, ambos del Reino Unido, han publicado la imagen más completa del genoma del trigo. Incluye la ubicación y anotación detallada de más de 100,000 genes de trigo, con más de una quinta parte (22 por ciento) de ellos que estaban completamente ausentes de ensamblajes anteriores o sólo se encontraron como fragmentos.
“Aplicamos las últimas técnicas de secuenciación y bioinformática que hemos desarrollado en nuestro instituto al enorme y complejo genoma del trigo. Pudimos lograr los mejores resultados que cualquiera había visto, incluyendo el descubrimiento de genes previamente ocultos”, dice en un comunicado Matthew Clark, del Desarrollo Tecnológico en el Instituto Earlham (EI, por sus siglas en inglés).
“Además, todos nuestros métodos están abiertos y disponibles para que los utilice cualquier persona. Esto es fundamental ya que el ADN del trigo varía en todo el mundo, lo cual es clave para su éxito en diferentes ambientes. Hemos comenzado a secuenciar muchas variedades de trigo de Reino Unido con estos métodos y esperamos que otros secuencien los genomas de trigo importantes en su país”, dijo.
Los resultados, publicados en ‘Genome Research‘, se centran en la variedad llamada ‘Chinese Spring’, el cultivo estándar para la investigación genómica. El genoma y su glosario han estado accesibles más que cualquier otro recurso en el portal genómico ‘Plant Ensembl’, donde han estado disponibles durante más de un año para que miles de investigadores y reproductores lo usen.
El proyecto fue financiado por el Consejo de Investigación de Biotecnología y Ciencias Biológicas del IE, el Centro John Innes (JIC, por sus siglas en inglés), el Instituto Europeo de Bioinformática y Rothamsted Research, con aportaciones de socios internacionales como PSGB (Múnich, Alemania) y la Universidad de Australia Occidental.
El conjunto del genoma mejorado combinado con datos de secuenciación de alta calidad y nuevos métodos, permitió a los científicos identificar con mayor precisión genes y áreas del genoma con funciones interesantes. En ensamblajes anteriores, faltaban muchos genes o se encontraban sólo como fragmentos. Al identificar todas las secuencias de ADN de los genes, los científicos han hecho posible identificar conjuntos más completos de genes similares–llamados familias génicas- que son importantes para el rendimiento, la resistencia a las enfermedades u otras cualidades importantes para la agricultura.
Genes importantes para un pan suave y esponjoso
Los científicos del IE ya han utilizado los avances para explorar las variedades de Reino Unido y han lanzado seis genomas de trigo en el sitio web de información abierta ‘Grassroots Genomics’. Ellos y los científicos del Centro John Innes y del Laboratorio Sainsbury también han comenzado a utilizar los resultados para proporcionar una imagen más precisa de dónde encontrar genes de resistencia a enfermedades y genes importantes para las propiedades viscoelásticas del pan, que lo hacen suave y esponjoso.
Más de 2,000 millones de personas en todo el mundo confían en el trigo como alimento básico, convirtiéndolo en un cultivo vital para la seguridad alimentaria mundial. Sin embargo, los aumentos de los rendimientos se han estancado desde mediados de los años noventa, por lo cual un mapa mejor del genoma del trigo es esencial para romper el estancamiento y ayudará a revelar la ubicación de rasgos importantes que pueden ser cultivados en variedades de élite.
“Los científicos de todo el mundo ya están utilizando estos nuevos resultados, pero aún más importante es que nuestros métodos abiertos permiten un nuevo nivel de precisión para cualquier línea de trigo y muchos otros genomas complejos. Esta complejidad del genoma siempre ha sido un poco una obra de arte única. Ahora tenemos una manera de hacerlo fiable y con un estándar que permita un análisis profundo”, destaca el científico Bernardo Clavijo, del Instituto Earlham.
“Estamos avanzando hacia un escenario donde se secuenciarán y compararán cada vez más líneas de trigo usando estas técnicas y similares. Este tipo de detalle en cada línea de trigo permitirá nuevos descubrimientos y acelerar el cultivo. Ya estamos trabajando con la industria de la cría también, igual que otros investigadores, para permitir un análisis más detallado de las variedades de élite, que tendrá un impacto directo en los programas de mejoramiento del trigo”, añadió.
Por su parte, la coautora del estudio, Ksenia Krasileva, compara este trabajo a navegar usando GPS: “Los criadores pueden saber que hay algo realmente útil en el trigo, por ejemplo, para proteger los cultivos contra la enfermedad o para mejorar el gluten para hacer pan, pero sin un montaje de genoma de buena calidad es como conducir a través de niebla gruesa. El ensamblaje completo del genoma y el glosario de genes proporciona una visión de navegación por satélite a través de los genes de trigo que señala el camino hacia genes útiles en todas las variedades de la especie”.
Según el líder del grupo de EI, el profesor David Swarbreck, “es el glosario más completo de los genes del trigo hasta la fecha, representando un avance significativo que ayudará a los criadores de trigo e investigadores a acelerar mejoras, especialmente porque los resultados están a disposición de todos”.
El coautor Michael Bevan, del Centro John Innes, sostiene que los nuevos recursos que han ayudado a desarrollar “ya han derribado las barreras y están proporcionando nuevas formas de estudiar el trigo. Permiten a los criadores predecir con mayor exactitud de qué líneas se reproducirán e identificar directamente a la progenie más prometedora. Esto podría ahorrar años para hacer nuevas variedades”, concluye.
Fuente: Ecoticias
