El genoma completo de referencia proporciona un recurso invaluable para la mejora de cultivos de trigo, cebada, triticale y centeno. El resultado es un recurso valioso que puede ayudar a mejorar el rendimiento de los granos, la resistencia a las enfermedades y la tolerancia a la temperatura para aumentar la resiliencia climática.
Universidad de Maryland Como uno de los miembros fundadores del International Rye Genome Sequencing Group (IRGSG), la Universidad de Maryland (UMD) co-publicó la primera secuencia genómica de referencia completa para el centeno en Nature Genetics. UMD y colaboradores internacionales vieron la necesidad de un genoma de referencia de este grano pequeño y robusto para permitir el seguimiento de sus genes útiles y alcanzar su potencial de mejoramiento de cultivos en todas las variedades principales de granos pequeños, incluyendo trigo, cebada, triticale (un cruce entre trigo y centeno que está ganando popularidad) y centeno.
Siguiendo el modelo de colaboración internacional utilizado cuando UMD ayudó a secuenciar el genoma del trigo, UMD co-desarrolló la idea de producir un genoma de referencia, organizó el esfuerzo y contribuyó a lograr el objetivo colectivo. El resultado es un recurso valioso que puede ayudar a mejorar el rendimiento de los granos, la resistencia a las enfermedades y la tolerancia a la temperatura para aumentar la resiliencia climática en los cultivos de granos.
«Este genoma de referencia es un recurso maravilloso y nos abre muchas puertas nuevas», dice Vijay Tiwari, profesor asistente de Ciencia Vegetal y Arquitectura del Paisaje (PSLA) en UMD y líder del programa Maryland Small Grains and Genetics. «El conocimiento que nos ofrece el centeno para combatir los factores estresantes físicos y de enfermedades nos ayudará a producir mejores cultivos que puedan tolerar las enfermedades y los cambios climáticos mucho mejor. Podemos hacer análisis de todo el genoma para ver de dónde provienen los rasgos útiles, y para eso, necesitamos un genoma de referencia para proporcionar un marco«.
Nidhi Rawat, profesor asistente de PSLA y fitopatólogo especializado en enfermedades como el tizón de la cabeza por Fusarium que devasta los granos pequeños, agrega: «Cuanto más analizamos, más nos sorprende la cantidad de diversidad útil que vemos en el centeno. Tiene un tremendo potencial para mejora de cultivos de trigo, centeno, triticale y cebada».
Escrito por más de 60 científicos de 14 países, incluidas 4 instituciones de investigación en los EE. UU., esta colaboración representa una ciencia verdaderamente cooperativa. Basado en el ejemplo del Consorcio Internacional de Secuenciación del Genoma del Trigo (IWGSC), Nils Stein del Instituto Leibniz de Genética de Plantas e Investigación de Plantas de Cultivos (IPK) en Alemania tomó la iniciativa en la coordinación con los colaboradores globales para asegurar que todas las piezas necesarias se unieran para producir el genoma completo del centeno. UMD se enorgullece del trabajo que hicieron para ayudar a hacer realidad esta idea.
«Antes de esto, hubo un esfuerzo significativo para secuenciar el genoma del centeno, pero el ensamblaje fragmentado no fue suficiente», dice Tiwari. «Pero en este caso, todos los científicos se unieron sin apoyo centralizado porque todos decidimos que era una buena idea hacer llegar este conocimiento a la comunidad. En UMD específicamente, ayudamos a desarrollar el consorcio, co-desarrollamos la idea y proporcionamos recursos para hacer la secuenciación y completar el trabajo de mapeo. Fue realmente un trabajo en equipo absoluto».
El entusiasmo por este nuevo genoma de referencia del centeno se puede sentir especialmente en las comunidades científicas y agrícolas por igual, sentando las bases para muchas vías de investigación futura y mejora de cultivos. Según Tiwari y Rawat, el centeno tiene un conjunto de genes muy diverso que le permite crecer en todo tipo de suelos y ambientes, lo que lo hace muy tolerante al estrés y resistente a las enfermedades. También es un cultivo de polinización cruzada a diferencia del trigo y la cebada que se autopolinizan, lo que lo hace ideal para producir variedades de granos híbridos más robustos.
«El trigo, la cebada y el centeno antiguos evolucionaron al mismo tiempo», explica Tiwari. «Pero el centeno tomó un camino diferente y tiene algunas ventajas únicas con respecto a los demás. Por ejemplo, encontrar formas de hacer cultivos de polinización cruzada de trigo y cebada facilita la producción de trigo o cebada híbridos y es un gran incentivo para aumentar el rendimiento. El centeno ha esa capacidad ya«.
Rawat y Tiwari también enfatizan que el centeno y el triticale (desarrollados cruzando el trigo y el centeno) son cultivos de cobertura importantes para esta región debido a su uso eficiente de nutrientes y la necesidad de poco fertilizante, lo que los hace ideales para la bahía de Chesapeake.
«Además de ser bueno para el pan y la cerveza, el centeno es un cultivo de cobertura popular porque tiene una muy buena cartera de eficiencia en el uso de nitrógeno y fósforo, que son específicamente muy importantes para mantener el exceso de nutrientes fuera de la bahía«, dice Rawat. «Recientemente, analizamos cientos de líneas de triticale en busca de enfermedades y encontramos una diversidad genética útil que parece provenir del centeno. Con la disponibilidad del genoma de referencia del centeno, será muy fácil mapear los genes subyacentes a estos rasgos útiles y transferirlos. al trigo y otros granos pequeños «.
Rawat y Tiwari están entusiasmados con las oportunidades de mejoramiento e investigación que este trabajo puede ofrecer en todo el espectro de granos pequeños, lo que permite el desarrollo de variedades que pueden satisfacer las diversas necesidades de los productores de todo el mundo.
«Se siente realmente genial ver que en los últimos tres años, tenemos dos genomas de referencia secuenciados para granos pequeños [trigo y centeno], y UMD fue uno de los líderes en ambos», dice Tiwari. «Es una contribución útil a la iniciativa AGNR para aumentar la seguridad alimentaria mundial».
«Estoy particularmente emocionado porque no solo muestra nuestra excelencia en investigación a nivel nacional e internacional, sino que la verdadera satisfacción es que el trabajo que estamos haciendo en el laboratorio realmente beneficia a los agricultores a nivel del suelo», enfatiza Rawat. «Eso es muy gratificante, es una recompensa invaluable».
- Fuente: https://agnr.umd.edu/news/umd-helps-establish-international-rye-genome-sequencing-group-co-publishes-first-full
- Estudio: https://doi.org/10.1038/s41588-021-00807-0
