¿Científicos de China han identificado una amplia cantidad de genes del avellano chino relacionados a la biosíntesis de ácidos grasos saludables y resistencia al estrés.
Afirman que con esta nueva información y mediante edición con CRISPR/Cas9, el mejoramiento genético para obtener avellanos de mejor calidad y con mayor contenido de aceites saludables, se podría hacer en menor tiempo y de manera más eficiente.
Nanjing Agricultural University.- El ser humano lleva miles de años cultivando plantas por su valor económico. Tradicionalmente, las técnicas de fitomejoramiento incluían técnicas engorrosas y lentas como el injerto y la hibridación para mejorar características de valor económico como la resistencia a las enfermedades y el alto contenido nutricional. Ahora, con la capacidad de editar el ADN de las plantas mediante revolucionarias herramientas de edición genética, en particular el sistema CRISPR/Cas9, es posible mejorar las características de valor económico de las plantas de forma fácil y más eficiente que con las técnicas tradicionales. Pero para ello es necesario secuenciar genomas completos de cultivos de importancia económica e identificar todos los genes que controlan estos rasgos deseables.
La avellana es un importante cultivo comercial, siendo el cuarto fruto seco más cultivado del mundo. Se utiliza ampliamente por su contenido en aceite y su agradable sabor para la preparación a gran escala de chocolates y galletas. El aceite de avellana tiene un importante ácido graso saludable llamado ácido oleico, que reduce el riesgo de enfermedades cardiovasculares. La avellana china (Corylus mandshurica) ha demostrado ser una especie útil por su alto contenido en aceite y sus rasgos de resistencia a las enfermedades. Sin embargo, carece de un genoma de alta calidad y de información sobre los genes que intervienen en rasgos como la síntesis del aceite y la resistencia al estrés.
Un estudio publicado en Horticulture Research por un equipo de científicos de China dirigido por el Dr. Ying Li y el Dr. Yong-Zhi Yang detalla un genoma completo y mejorado de la avellana china. Como explica el Dr. Li, «Si el genoma de cada especie es un rompecabezas, nuestro estudio completó el rompecabezas de una especie de avellana con alta calidad y encontró varias piezas clave relacionadas con la calidad del fruto de la avellana». Identificaron 764 genes implicados en la biosíntesis del aceite, de los cuales 96 participan directamente en la biosíntesis del ácido oleico.
La capacidad de crecer en condiciones de estrés es otro rasgo importante que los fitomejoradores tratan de potenciar en sus cultivos. Además de varios genes que encontraron para la biosíntesis del aceite, el equipo del Dr. Li también halló muchos genes relacionados con la resistencia al estrés. De ellos, diez genes relacionados con la biosíntesis del aceite y 38 genes relacionados con la respuesta al estrés sufrieron una selección natural positiva o una rápida evolución en la avellana china. Dado que se trata del primer genoma de alta calidad de esta especie, los investigadores también trataron de entender cómo han cambiado los cromosomas entre el cariotipo ancestral de las Betulaceae y cinco especies de Betulaceae, incluido el avellano chino. Descubrieron que la trayectoria evolutiva de las especies de avellanos es diferente e independiente de la de otras especies de Betulaceae.
La baja calidad de los recursos genéticos disponibles para el avellano ha impedido durante mucho tiempo su uso generalizado en la mejora vegetal. «El nuevo genoma de referencia de alta calidad que aquí se presenta constituye un valioso recurso para la mejora molecular y genética de las importantes propiedades agronómicas de la avellana«, concluye el Dr. Yang.
Sin duda, cabe esperar que este nuevo recurso genético sirva de guía para los futuros esfuerzos de mejora de los cultivos de avellana en todo el mundo».
La capacidad de un genoma de alta calidad para una especie de avellana proporciona recursos para su mejoramiento molecular de alta precisión en lugar de los métodos de mejoramiento tradicional. Imagen: Investigación Hoticulture
Mejoramiento del avellano con edición genética
El avellano tiene una larga historia de uso y producción, probablemente anterior a la época romana, y la especie más cultivada ha sido la avellana europea (Corylus avellana), que se ha mejorado principalmente para obtener un alto rendimiento de frutos. El avellano europeo suele ser susceptible a enfermedades como el tizón de la avellana oriental (EFB), que puede causar graves daños a la producción comercial de la especie europea.
Durante la larga historia del uso de avellanas, los productores se han centrado en aumentar el tamaño del grano, el contenido de aceite y la resistencia a las enfermedades. Con el desarrollo del mejoramiento molecular, la edición genética con CRISPR/Cas9, que puede reducir en gran medida la duración del ciclo de mejoramiento (breeding) y mejorar la calidad y la eficiencia.
Los investigadores mencionan en el estudio, que los genes relacionados con la biosíntesis de ácidos grasos y la acumulación de ácido oleico son objetivos importantes para el mejoramiento futuro a fin de mejorar la calidad del contenido de aceite. Destacan un estudio reciente que reportó el desarrollo de un algodón con un alto contenido de ácido oleico utilizando el sistema CRISPR/Cas9 al silenciar un gen responsable de transformarlo en ácido linoleico.
También mencionan el caso de la resistencia a las enfermedades, la atención se centra generalmente en las proteínas de resistencia a enfermedades, que ayudan a las plantas a defenderse de una variedad de organismos patógenos, incluidos parásitos, hongos, bacterias, oomicetos, insectos y virus. La clase más grande de genes relacionados a resistencia a enfermedades [que codifican proteínas del sitio de unión a nucleótidos (NBS)], tienen un papel fundamental en la defensa de las plantas de una multitud de patógenos y plagas. Sin embargo, su identificación en recursos genéticos importantes de la avellana había sido difícil debido a la falta de un ensamblaje genómico de alta calidad. Ahora, estos nuevos resultados ofrecen información clave para potenciar la genética de protección contra patógenos.
- Fuente: https://phys.org/news/2021-04-chinese-hazelnut-piece-genome-puzzle.html
- Estudio: http://dx.doi.org/10.1038/s41438-021-00495-1
