Más de 20 años después de la primera publicación del genoma humano, los científicos de la Ludwig-Maximilians-Universität München y el Instituto Max Planck para la Investigación de Fitomejoramiento en Colonia, Alemania, han descifrado por primera vez el complejo genoma de la papa. Este estudio técnicamente exigente sienta las bases biotecnológicas para acelerar el mejoramiento de variedades más robustas, un objetivo en el fitomejoramiento durante muchos años y un paso importante para la seguridad alimentaria mundial.
Max Planck Institute.- Al comprar papas en un mercado hoy en día, es posible que los compradores se vayan a casa con una variedad que ya estaba disponible hace más de 100 años. Las variedades tradicionales de papa son populares. Y, sin embargo, este ejemplo también destaca la falta de diversidad entre las variedades de papa predominantes. Sin embargo, eso podría cambiar pronto: los investigadores del grupo del genetista Korbinian Schneeberger pudieron generar el primer ensamblaje completo de un genoma de papa. Esto allana el camino para la obtención de variedades nuevas y robustas:
“La papa se está volviendo cada vez más integral en las dietas de todo el mundo, incluso en países asiáticos como China, donde el arroz es el alimento básico tradicional. Sobre la base de este trabajo, ahora podemos implementar el mejoramiento asistido por genoma de nuevas variedades de papa que serán más productivas y también resistentes al cambio climático; esto podría tener un gran impacto en la seguridad alimentaria en las próximas décadas”.
Especialmente la baja diversidad hace que las plantas de papa sean susceptibles a las enfermedades. Esto puede tener graves consecuencias, más dramáticas durante la hambruna irlandesa de la década de 1840, donde durante varios años casi toda la cosecha de papa se pudrió en el suelo y millones de personas en Europa sufrieron hambre simplemente porque la única variedad que se cultivaba no era resistente al tizón del tubérculo recién emergente. Durante la Revolución Verde de las décadas de 1950 y 1960, los científicos y los fitomejoradores lograron grandes aumentos en los rendimientos de muchos de nuestros principales cultivos básicos, como el arroz o el trigo. Sin embargo, la papa no ha visto un impulso comparable, y los esfuerzos para obtener nuevas variedades con mayores rendimientos han sido en gran medida infructuosos hasta el día de hoy.
La razón de esto es simple pero ha resultado difícil de abordar: en lugar de heredar una copia de cada cromosoma tanto del padre como de la madre (como en los humanos), las papas heredan dos copias de cada cromosoma de cada padre, lo que las convierte en una especie con cuatro copias de cada cromosoma (tetraploide). Cuatro copias de cada cromosoma también significan cuatro copias de cada gen, y esto hace que generar nuevas variedades que alberguen una combinación deseada de propiedades individuales sea un gran desafío y requiera mucho tiempo; además, las múltiples copias de cada cromosoma también hacen que la reconstrucción del genoma de la papa sea un desafío técnico mucho mayor que el del genoma humano.
Los investigadores han superado este obstáculo de larga data utilizando un truco simple pero elegante. En lugar de tratar de diferenciar las cuatro copias cromosómicas, a menudo muy similares, entre sí, Korbinian Schneeberger junto con su colega Hequan Sun y otros compañeros de trabajo sortearon este problema secuenciando el ADN de un gran número de células de polen individuales. A diferencia de todas las demás células, cada célula de polen contiene solo dos copias aleatorias de cada cromosoma; esto facilitó la reconstrucción de la secuencia de todo el genoma.
Una visión general de la secuencia de ADN completa de la papa cultivada tiene el potencial de facilitar enormemente el mejoramiento y ha sido una ambición de científicos y fitomejoradores durante muchos años. Con esta información en la mano, los científicos ahora pueden identificar más fácilmente las variantes genéticas responsables de lo deseable o lo indeseable.
Fuente: https://www.mpg.de
Estudio: https://www.nature.com/articles/s41588-022-01015-0
