Una colaboración de investigación internacional ha reunido con éxito la secuencia completa del genoma del patógeno que causa la devastadora enfermedad de la roya asiática de la soja.
por John Innes Center
El desarrollo de la investigación marca un paso crítico para abordar la amenaza del hongo Phakopsora pachyrhizi genéticamente complejo y altamente adaptativo que tiene uno de los genomas más grandes de todos los patógenos de las plantas . La roya asiática de la soja tiene un impacto devastador en la soja, un cultivo de importancia internacional con 346 millones de toneladas producidas en todo el mundo.
En condiciones favorables para su propagación, el óxido puede destruir hasta el 90% de la cosecha de soja. En la actualidad, los productores de soja en las principales áreas de cultivo, como América Latina, deben usar productos químicos para proteger los cultivos.
El mayor productor de soja es Brasil, donde el costo combinado de las pérdidas y las medidas de control de enfermedades es de US $ 2 mil millones por temporada.
El nuevo conjunto de datos comprende la secuencia del genoma de tres aislamientos (K8108, MG2006 y PPUFV02) de los cuales uno ha sido ensamblado a nivel de detalle cromosómico (PPUFV02). Estos tres genomas serán alojados por el Joint Genome Institute y estarán disponibles en las próximas semanas.
Los tres genomas se repetirán enmascarados y anotados de la misma manera, para facilitar las comparaciones e inferencias directas para la comunidad investigadora . Esto permitirá a los investigadores estudiar los mecanismos moleculares del patógeno, allanando el camino para el mejoramiento y la ingeniería de cultivos resistentes a enfermedades.
El consorcio internacional detrás del proyecto estaba compuesto por 11 socios de investigación e industria: The 2Blades Foundation, KeyGene, Joint Genome Institute (JGI), Bayer, Syngenta, la Compañía Brasileña de Investigación Agrícola (Embrapa), l’Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA (Francia), las universidades alemanas de Hohenheim y RWTH Aachen, el Laboratorio Sainsbury y la Universidad Federal de Viçosa (Brasil).
El patógeno de la roya de la soja es altamente adaptativo y los genes de resistencia a las enfermedades presentes en la soya se han superado rápidamente, y el patógeno está creando resistencia contra la generación actual de fungicidas. Estos dos factores dejan pocas soluciones para controlar la enfermedad en el campo.
Dos de los tres aislamientos que el consorcio ha secuenciado son de Brasil, donde el impacto de la roya de la soja es un gran problema para los agricultores.
Phakopsora pachyrhizi tiene un genoma altamente complejo , es 60 veces más grande que el genoma de la levadura, compuesto por 93% de elementos repetitivos y posee dos núcleos.
Esta complejidad ha retrasado el progreso en la secuenciación de este patógeno, y significó que se requirieron tecnologías de secuenciación de última generación de última generación para completar la tarea.
Dada la importancia de esta enfermedad, KeyGene hizo que su máquina PromethION (una de las primeras en la industria) y sus expertos en secuenciación y bioinformática estuvieran disponibles de forma gratuita. De esta manera, se produjeron lecturas ultra largas de secuenciación de ADN del patógeno y un ensamblaje de nanoporos de alta calidad. Esto permitió al Dr. Yogesh Kumar Gupta del grupo 2Blades generar un ensamblaje a nivel de cromosomas del aislado PPUFV02, del cual el ADN fue provisto por su colaborador a largo plazo, el profesor Sérgio Brommonschenkel, de la Universidad Federal de Viçosa (Brasil).
El consorcio también ha generado un atlas de transcriptoma de todas las estructuras fúngicas y etapas de infección del patógeno.
«La roya asiática de la soja es un desafío crítico para los productores de soja», dijo el Dr. Peter van Esse, líder del Grupo 2Blades en The Sainsbury Laboratory, Norwich, uno de los colaboradores.
«Un ensamblaje del genoma a nivel de cromosoma permite a la comunidad científica estudiar, en una resolución sin precedentes, los componentes del patógeno que son críticos para causar la enfermedad. Este es un primer paso crítico hacia el diseño de estrategias de control transformadoras para combatir este patógeno altamente dañino».
Los tres genomas de la roya de la soya serán alojados por el Joint Genome Institute y están disponibles aquí: mycocosm.jgi.doe.gov/Phapa1
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