El genoma de la planta parásita Striga, comúnmente conocida como bruja, ha sido secuenciada por primera vez por los genetistas de plantas de RIKEN.
por RIKEN
Este análisis genético ofrece información sobre cómo evolucionaron las plantas parásitas y una herramienta para mejorar el monitoreo y el control de la costosa hierba.
Striga, una plaga agrícola importante, causa miles de millones de dólares en pérdidas de cosechas anualmente. Se nutre de las raíces de las plantas hospederas , privándolas de agua y nutrientes. Los herbicidas y la eliminación mecánica pueden controlar la maleza, pero estos métodos son costosos y no eliminan las semillas del suelo.
Para mejorar nuestra comprensión de la evolución y la biología de Striga, el equipo de Ken Shirasu en el Centro RIKEN para la Ciencia de Recursos Sostenibles ha secuenciado el genoma de una especie de Striga que invadió los Estados Unidos en la década de 1950. También secuenciaron el transcriptoma de las especies de Striga más devastadoras.
El equipo identificó aproximadamente 35,000 genes codificadores de proteínas en el genoma, y su análisis reveló evidencia de dos eventos de duplicación del genoma completo en su evolución. Más significativamente, encontraron evidencia de que el genoma de Striga evolucionó en tres fases, como lo sugieren las teorías de la evolución de plantas parasitarias.
Primero, Striga adquirió genes para formar su raíz infecciosa reutilizando genes normalmente involucrados en la regulación de las raíces laterales.
Luego, el parásito perdió ciertas funciones a favor de obtener un recurso del host. Por ejemplo, las familias de genes relacionadas con la fotosíntesis se redujeron en Striga porque depende del carbono de su huésped. Striga también perdió muchos genes responsables de la respuesta hormonal a los estímulos ambientales, como la pérdida de agua.
La relación se vuelve más especializada en hosts específicos. Las semillas y plántulas de Striga detectan a su huésped mediante la detección de hormonas conocidas como estrigolactonas. La familia de genes con detección de estrigolactona se expandió dramáticamente en Striga, permitiendo que las plántulas reconozcan y colonicen en una amplia gama de huéspedes.
«La expansión de la familia de genes con detección de estrigolactona fue sorprendente», dice Shirasu. «También descubrimos que muchos de estos genes se expresan no en semillas sino en raíces, lo que significa que algunos de los miembros de la familia de genes están haciendo algo más que controlar la germinación».
Finalmente, la comparación del genoma de Striga con otros genomas de plantas reveló varias transferencias de grandes fragmentos genómicos entre especies. Esto sugiere que Striga puede adquirir material genético de sus anfitriones, lo que puede haber afectado su evolución.
Estos hallazgos abren la puerta a más análisis genéticos y genómicos. «Con estos datos genómicos, actualmente también podemos monitorear la propagación de Striga en el campo a nivel del genoma», dice Shirasu. «Esto significa que podemos aprender cómo Striga se está adaptando para infectar los cultivares actuales o para evitar agroquímicos, lo que podría proporcionar una estrategia para seleccionar cultivares y productos químicos».
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