El genoma del lichi cuenta una colorida historia sobre una colorida fruta tropical

Lichis
Crédito: Pixabay / CC0 Public Domain

Son espinosos por fuera, dulces por dentro y amados por sus icónicas conchas rosadas y su fruta nacarada y fragante. En los EE. UU., Puede encontrarlos como un ingrediente sabroso en el té de burbujas, el helado o un cóctel. También puedes pelarlos y comerlos frescos.


por la Universidad de Buffalo


Los lichis se cultivan en China desde la antigüedad , con registros de cultivo que se remontan a unos 2.000 años. Los lichis frescos fueron objeto de tal deseo que en la dinastía Tang, un emperador estableció un relevo de caballos dedicado para entregar las frutas a la corte imperial de las cosechas hechas en el lejano sur.

Ahora, los científicos han utilizado la genómica para profundizar aún más en la historia del lichi. Y en el proceso, han descubierto conocimientos que también podrían ayudar a dar forma al futuro de la especie.

«El lichi es un cultivo agrícola tropical importante en la familia de las Sapindaceae (arce y castaño de indias), y es uno de los cultivos de frutas más importantes económicamente cultivados en el este de Asia, especialmente para los ingresos anuales de los agricultores en el sur de China», dice Jianguo. Li, Ph.D., profesor de la Facultad de horticultura de la Universidad Agrícola del Sur de China (SCAU) y autor principal del estudio. «Al secuenciar y analizar las variedades de lichi silvestres y cultivadas, pudimos rastrear el origen y la historia de domesticación del lichi. Demostramos que los cultivares de maduración extremadamente temprana y tardía se derivaron de eventos de domesticación humana independientes en Yunnan y Hainan, respectivamente».

Además, «Identificamos una variante genética específica, un tramo eliminado de material genético, que se puede desarrollar como un marcador biológico simple para el cribado de variedades de lichi con diferentes tiempos de floración, contribuyendo de manera importante a los futuros programas de reproducción», agrega Rui Xia, Ph. D., profesor de la misma universidad en SCAU y otro autor principal de la investigación.

«Como un rompecabezas, estamos reconstruyendo la historia de lo que los humanos hicieron con el lichi», dice Victor Albert, Ph.D., biólogo evolutivo de la Universidad de Buffalo, también autor principal del estudio. «Estas son las historias principales que cuenta nuestra investigación: los orígenes del lichi, la idea de que había dos domesticaciones separadas y el descubrimiento de una deleción genética que creemos causa que diferentes variedades fructifiquen y florezcan en diferentes momentos».

El estudio se publicará el 3 de enero en Nature Genetics . Fue dirigido por SCAU en colaboración con un gran equipo internacional de China, EE. UU., Singapur, Francia y Canadá.

Los autores principales son Rui Xia, Jianguo Li y Houbin Chen de SCAU; Ray Ming de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign; y Victor Albert de la UB. Los primeros autores son Guibing Hu, Junting Feng, Chengming Liu y Zhenxian Wu de SCAU; Xu Xiang de la Academia de Ciencias Agrícolas de Guangdong; Jiabao Wang de la Academia China de Ciencias Agrícolas Tropicales; y Jarkko Salojärvi de la Universidad Tecnológica de Nanyang.

Una fruta tan querida que fue domesticada más de una vez

Para realizar el estudio, los científicos produjeron un «genoma de referencia» de alta calidad para un cultivar de lichi popular llamado ‘Feizixiao’, y compararon su ADN con el de otras variedades silvestres y cultivadas. (Todos los cultivares pertenecen a la misma especie, Litchi chinensis).

La investigación muestra que el árbol de lichi, Litchi chinensis, probablemente fue domesticado más de una vez: los lichis silvestres se originaron en Yunnan en el suroeste de China, se extendieron al este y al sur de la isla de Hainan y luego fueron domesticados de forma independiente en cada uno de estos dos lugares, sugiere el análisis. .

En Yunnan, la gente comenzó a cultivar variedades de floración muy temprana, y en Hainan, variedades de floración tardía que dan fruto a finales de año. Finalmente, el mestizaje entre cultivares de estas dos regiones dio lugar a híbridos, incluidas variedades, como ‘Feizixiao’, que siguen siendo extremadamente populares en la actualidad.

El momento exacto de estos eventos es incierto. Por ejemplo, el estudio sugiere que un hito, la división evolutiva entre las poblaciones de L. chinensis en Yunnan y Hainan, que tuvo lugar antes de la domesticación, podría haber ocurrido hace unos 18.000 años. Pero eso es solo una estimación; otras soluciones son posibles. Aún así, el análisis proporciona una mirada fascinante a la historia evolutiva de los lichis y su vínculo con los humanos.

¿Cuándo florecerá este árbol de lichi? Una simple prueba genética podría decir

El estudio no solo agrega nuevos capítulos a la historia del lichi; también proporciona una mirada en profundidad al tiempo de floración, un rasgo muy importante en la agricultura.

«Los lichis de maduración temprana versus los lichis de maduración tardía provenían de diferentes lugares y fueron domesticados de forma independiente», dice Albert, Ph.D., profesor de Empire Innovation de Ciencias Biológicas en la Facultad de Artes y Ciencias de la UB. «Esto, en sí mismo, es una historia interesante, pero también queríamos saber qué causa estas diferencias: ¿Por qué estas variedades fructifican y florecen en diferentes momentos?»

Al comparar el ADN de muchas variedades de lichi, el equipo identificó una variante genética que podría usarse para crear una prueba simple para identificar plantas de lichi de floración temprana y tardía.

La variante es una deleción (un trozo de ADN faltante) que se encuentra cerca de dos genes asociados con la floración y puede ayudar a controlar la actividad de uno o ambos.

Los cultivares de Yunnan que florecen muy temprano tienen la deleción, heredandola de ambos padres. Las variedades de Hainan que maduran tarde no lo tienen en absoluto. Y Feizixiao, un híbrido con cantidades casi iguales de ADN de cada una de las dos poblaciones regionales, es «heterocigoto» para la deleción, lo que significa que solo tiene una copia heredada de uno de los padres. Esto tiene sentido, ya que Feizixiao florece temprano, pero no demasiado temprano.

«Esto es muy útil para los criadores. Debido a que el lichi es perecedero, los tiempos de floración han sido importantes para extender la temporada en la que el lichi está disponible en los mercados», dice Albert.

La secuenciación del genoma del lichi es solo el comienzo

El equipo de SCAU inició el estudio del genoma del lichi como parte de un proyecto más grande que espera expandir en gran medida lo que sabemos sobre el ADN de importantes plantas con flores dentro de la misma familia, Sapindaceae.

«Sapindaceae es una gran familia que incluye muchas plantas económicamente importantes», dice Xia. «Hasta ahora, solo algunos de ellos, incluidos el lichi, el longan, el rambután, el cuerno amarillo y el arce, han secuenciado sus genomas completos».

«Nosotros, la Facultad de Horticultura de SCAU, estamos trabajando en un gran proyecto de colaboración para secuenciar más especies de Sapindaceae nativas de China y de importancia económica, como rambután, sapindus (jabones) y vid globo, con el objetivo de realizar investigaciones genómicas comparativas amplias y exhaustivas. para la genómica de Sapindaceae «, añade Xia. «Los principales intereses de investigación serán la floración, el metabolismo secundario que conduce a los sabores y fragancias, el desarrollo de flores y frutos, entre otros».



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