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Genoma de la piña sugiere que el fruto se domesticó “en un solo paso”


Como su nombre en latín indica, las piñas son realmente “frutas excelentes”, y gracias a un proyecto de secuenciación del genoma recién completado, los investigadores han adquirido una nueva comprensión de cómo la agricultura humana ha dado forma a la evolución de este y otros cultivos.


Un equipo internacional dirigido por Ray Ming, profesor de biología vegetal de la Universidad de Illinois y miembro del Instituto de Biología Genómica Carl R. Woese, publicó su análisis del genoma de la piña roja, una planta cultivada para la producción de fibra y como planta ornamental en Nature Genetics.

También examinaron nuevos datos de secuencias para otros cultivares clave de piña cultivada para fruta, lo que condujo a nuevos conocimientos sobre las respuestas genéticas de la planta a siglos de domesticación y cultivo.

En particular, el trabajo apoyó la hipótesis de que la domesticación de cultivos que se propagan sin usar semillas, a través de esquejes u otros medios, se puede domesticar en un solo paso.

“Hemos elegido los principales cultivares de piña en todo el mundo … para probar nuestra hipótesis de ‘operación en un solo paso’ en la domesticación de cultivos reproducidos clonalmente”, dijo Ming. Destacó este aspecto del trabajo de los investigadores como uno de los objetivos principales del estudio.

Las piñas son un poco exóticas pero agradablemente familiares; frutos grandes y puntiagudos con pulpa amarilla dulce y jugosa. La variedad recientemente secuenciada de este estudio, Ananas comosus var. bracteatus, es diferente de la variedad estándar de supermercados. 

Produce una fruta pequeña que no es apta para el consumo y se cultiva en jardines para decoración o para formar un seto de seguridad. A diferencia de muchos cultivares de piña, es capaz de autopolinizarse.

Ming y sus colegas secuenciaron y ensamblaron el genoma de la piña roja, utilizando el genoma de la piña de fruta previamente secuenciada como referencia y comparador. También volvieron a secuenciar los genomas de 89 accesiones de piña (muestras de tejido vegetal) de múltiples cultivares. 

Al comparar similitudes y diferencias en la secuencia de ADN a través de diferentes tipos de piña, pudieron rastrear cómo la selección natural y artificial formaba características clave y establecía variedades distintas.

Las plantas de piña se pueden cultivar a partir de tejidos vegetativos, como la parte superior frondosa de una fruta, un resbalón o una ventosa. El equipo planteó la hipótesis de que para algunos cultivares, la domesticación podría haberse logrado en un solo paso, comenzando una variedad con un corte de una planta probable, en lugar de años de reproducción. Desarrollaron un nuevo método bioinformático que buscaba cadenas largas de secuencia similar en los extremos de los cromosomas.

“Para nuestra sorpresa y deleite, se detectaron extensas corridas terminales de homocigosidad [similitud] en el cultivar ‘Singapur español’”, dijo Ming. Explicó que este descubrimiento se explicaba mejor por muchos años de propagación clonal exclusiva: “Una recombinación sexual podría interrumpir corridas terminales de homología formadas durante miles de años. Este novedoso método puede aplicarse para estudiar el historial de domesticación de otros cultivos propagados clonalmente como la papa , caña de azúcar, yuca, plátano y muchos cultivos de árboles frutales “.

La comparación entre genomas también permitió a Ming y sus coautores identificar genes que apoyan rasgos que distinguen diferentes cultivares. Por ejemplo, los diferentes niveles de actividad de múltiples genes parecen apoyar una mayor producción de fibra de la hoja en la piña roja, y la dulzura de un cultivar particular de piña de la fruta probablemente esté relacionada en parte con la selección de un gen transportador de azúcar en particular. El estudio también arrojó evidencia adicional de la participación de ciertos genes en permitir o prohibir la autopolinización.

En general, dijo Ming, estaba muy emocionado de encontrar un fuerte apoyo a la idea de que con la propagación clonal, algunas plantas fueron domesticadas de manera inmediata y exitosa.

“La coexistencia de reproducción sexual puntuada y la ‘operación en un solo paso’ en la domesticación de cultivos reproducidos clonalmente implica que es posible la domesticación rápida de cultivos propagados clonalmente”, dijo. “Un ejemplo es la macadamia, y la mayoría de los cultivares de macadamia en Hawai fueron seleccionados de plántulas de árboles de macadamia silvestres, a solo una generación de distancia del germoplasma silvestre”.


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