Los mejoradores de tomates tradicionalmente han enfatizado rasgos que mejoran la producción, como frutos más grandes y más frutos por planta.
por Boyce Thompson Institute
Como resultado, se perdieron algunos rasgos que mejoraron otras cualidades importantes, como el sabor y la resistencia a las enfermedades.
Investigadores del Instituto Boyce Thompson y colegas de instituciones asociadas han creado un pangenoma que captura toda la información genética de 725 tomates silvestres cultivados y estrechamente relacionados, estableciendo un recurso que promete ayudar a los criadores a desarrollar variedades más sabrosas y sostenibles.
Como se describe en un artículo publicado en Nature Genetics el 13 de mayo, los investigadores encontraron 4.873 genes nuevos e identificaron una versión rara de un gen que puede hacer que los tomates sean más sabrosos.
«El pangenoma esencialmente proporciona un depósito de genes adicionales que no están presentes en el genoma de referencia», dijo Zhangjun Fei, miembro de la facultad de BTI. «Los criadores pueden explorar el pangenoma en busca de genes de interés y, potencialmente, seleccionarlos a medida que mejoran sus tomates». La primera secuencia del genoma del tomate fue una gran variedad moderna publicada en 2012, que reveló aproximadamente 35.000 genes y facilitó el cultivo. esfuerzos de mejora. Desde entonces, se han secuenciado varios cientos de genotipos de tomate adicionales. El estudio actual es el primero en extraer todas estas secuencias del genoma, así como otras 166 secuencias nuevas generadas por los investigadores, para buscar genes que estaban ausentes del genoma de referencia.
«Durante la domesticación y mejora del tomate, la gente se centró principalmente en los rasgos que aumentarían la producción, como el tamaño y la vida útil de la fruta», dijo Fei, «por lo que algunos genes involucrados en otros rasgos importantes de calidad de la fruta y tolerancia al estrés se perdieron durante proceso.»
De hecho, los investigadores encontraron que los genes involucrados en las respuestas de defensa a diferentes patógenos eran el grupo más común de genes que faltaban en las variedades domesticadas de tomate.
«Estos nuevos genes podrían permitir a los fitomejoradores desarrollar variedades de tomate de élite que tengan resistencia genética a enfermedades que actualmente abordamos al tratar las plantas con pesticidas u otras medidas costosas y nocivas para el medio ambiente», agregó James Giovannoni, miembro de la facultad de BTI y Científico del USDA.
Giovannoni y Fei son coautores del artículo y profesores adjuntos en la Escuela de Ciencia Integrativa de las Plantas de la Universidad de Cornell.
Además de recuperar estos genes «perdidos», los investigadores también analizaron el pangenoma para encontrar genes y mutaciones genéticas que son raras entre los cultivares modernos.
Este análisis identificó una versión rara de un gen, llamado TomLoxC , que contribuye a un sabor a tomate deseable. La versión rara está presente en el 91,2% de los tomates silvestres, pero solo en el 2,2% de los tomates domesticados más viejos.
«La versión rara de TomLoxC ahora tiene una frecuencia del 7% en las variedades de tomate modernas, por lo que claramente los criadores han comenzado a seleccionar para ella, probablemente porque se han centrado más en el sabor en las últimas décadas», dijo Giovannoni.
Los investigadores también descubrieron un nuevo papel para el gen TomLoxC .
» TomLoxC parece, según su secuencia, estar involucrado en la producción de compuestos a partir de grasas», dijo Giovannoni. «Descubrimos que también produce compuestos de sabor a partir de carotenoides, que son los pigmentos que hacen que un tomate rojo. Por lo tanto, tenía una función adicional más allá de lo que esperábamos, y un resultado que es interesante para las personas que disfrutan comer tomates sabrosos».
En última instancia, el pangenoma del tomate podría beneficiar a la economía y al consumidor, según Clifford Weil, director de programa del Programa de Investigación del Genoma Vegetal de la NSF, que apoyó el trabajo.
«¿Cuántas veces escuchas a alguien decir que los tomates de la tienda no están a la altura de las variedades tradicionales?» Preguntó Weil. «Este estudio explica por qué ese podría ser el caso y muestra que los tomates de mejor sabor parecen estar regresando».
Los tomates son una de las verduras más consumidas en el mundo, aunque técnicamente comemos su fruta, con 182 millones de toneladas por valor de más de $ 60 mil millones producidos cada año. Los tomates también son la segunda verdura más consumida en los EE. UU., Y cada estadounidense consume un promedio de 20.3 libras de tomates frescos y 73.3 libras de tomates procesados cada año.
Investigadores de la Universidad de Florida, Cornell, el Departamento de Agricultura de Estados Unidos, la Universidad Estatal de Pensilvania, la Universidad Politécnica de Valencia, la Universidad de Georgia y la Academia China de Ciencias Agrícolas también participaron en el estudio.
Esta investigación fue apoyada por subvenciones de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU., La Red del Área de Investigación Europea para la Acción Coordinadora en Ciencias Vegetales, el USDA-ARS y el Fondo Binacional de Investigación y Desarrollo Agrícola entre EE.
