Los criadores de tomates tradicionalmente han enfatizado los rasgos que mejoran la producción, como frutas más grandes y más frutas por planta. Como resultado, se perdieron algunos rasgos que mejoraron otras cualidades importantes, como el sabor y la resistencia a las enfermedades.
Instituto Boyce Thompson
Investigadores del Instituto Boyce Thompson y colegas de instituciones asociadas han creado un pan-genoma que captura toda la información genética de 725 tomates silvestres cultivados y estrechamente relacionados, estableciendo un recurso que promete ayudar a los criadores a desarrollar variedades más sabrosas y sostenibles.
Como se describe en un artículo publicado en Nature Genetics el 13 de mayo, los investigadores encontraron 4,873 genes nuevos e identificaron una versión rara de un gen que puede hacer que los tomates sean más sabrosos.
«El pan-genoma esencialmente proporciona un depósito de genes adicionales que no están presentes en el genoma de referencia», dijo el miembro de la facultad de BTI Zhangjun Fei. «Los criadores pueden explorar el pan-genoma en busca de genes de interés, y potencialmente seleccionarlos a medida que crecen más para mejorar sus tomates». La primera secuencia del genoma del tomate fue una gran variedad moderna publicada en 2012, que revela aproximadamente 35,000 genes y facilita el cultivo esfuerzos de mejora Desde entonces, se han secuenciado varios cientos de genotipos de tomate adicionales. El estudio actual es el primero en extraer todas estas secuencias genómicas, así como otras 166 nuevas secuencias generadas por los investigadores, para buscar genes que estaban ausentes del genoma de referencia.
«Durante la domesticación y la mejora del tomate, las personas se centraron principalmente en los rasgos que aumentarían la producción, como el tamaño de la fruta y la vida útil», dijo Fei, «por lo que algunos genes involucrados en otros rasgos importantes de la calidad de la fruta y la tolerancia al estrés se perdieron durante este período. proceso.»
De hecho, los investigadores encontraron que los genes involucrados en las respuestas de defensa a diferentes patógenos eran el grupo más común de genes que faltaban en las variedades domesticadas de tomate.
«Estos nuevos genes podrían permitir a los fitomejoradores desarrollar variedades de tomates de élite que tienen resistencia genética a las enfermedades que actualmente abordamos al tratar a las plantas con pesticidas u otras medidas costosas e inocuas para el medio ambiente», agregó James Giovannoni, miembro de la facultad de BTI y Científico del USDA.
Giovannoni y Fei son co-autores correspondientes en el artículo y profesores adjuntos en la Escuela de Ciencias de Plantas Integrativas de la Universidad de Cornell.
Además de recuperar estos genes «perdidos», los investigadores también analizaron el pangenoma para encontrar genes y mutaciones genéticas que son raras entre los cultivares modernos.
Este análisis identificó una versión rara de un gen, llamado TomLoxC , que contribuye a un sabor de tomate deseable. La versión rara está presente en el 91.2% de los tomates silvestres, pero solo en el 2.2% de los tomates domesticados más viejos.
«La versión rara de TomLoxC ahora tiene una frecuencia del 7% en las variedades modernas de tomate, así que claramente los criadores han comenzado a seleccionarla, probablemente porque se han centrado más en el sabor en las últimas décadas», dijo Giovannoni.
Los investigadores también descubrieron un nuevo papel para el gen TomLoxC .
» TomLoxC parece, según su secuencia, estar involucrado en la producción de compuestos a partir de grasas», dijo Giovannoni. «Descubrimos que también produce compuestos de sabor a partir de carotenoides, que son los pigmentos que hacen que un tomate sea rojo. Por lo tanto, tenía una función adicional más allá de lo que esperábamos, y un resultado que es interesante para las personas que disfrutan comiendo tomates sabrosos».
En última instancia, el pan-genoma del tomate podría beneficiar a la economía y al consumidor, según Clifford Weil, director del programa del Programa de Investigación del Genoma de Plantas de la NSF, que apoyó el trabajo.
«¿Cuántas veces escuchas a alguien decir que los tomates de la tienda simplemente no están a la altura de las variedades tradicionales?» Weil preguntó. «Este estudio explica por qué ese podría ser el caso y muestra que los tomates de mejor sabor parecen estar regresando».
Los tomates son una de las verduras más consumidas en el mundo, aunque técnicamente comemos sus frutas, con 182 millones de toneladas con un valor de más de $ 60 mil millones producidos cada año. Los tomates también son el segundo vegetal más consumido en los Estados Unidos, y cada estadounidense consume un promedio de 20.3 libras de tomates frescos y 73.3 libras de tomates procesados cada año.
Investigadores de la Universidad de Florida, Cornell, el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, la Universidad Estatal de Pensilvania, la Universidad Politécnica de Valencia, la Universidad de Georgia y la Academia China de Ciencias Agrícolas también participaron en el estudio.
Esta investigación fue apoyada por subvenciones de la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU., La Red del Área de Investigación Europea para la Acción de Coordinación en Ciencias de las Plantas, el USDA-ARS y el Fondo Binacional de Investigación y Desarrollo Agrícola EE. UU.-Israel.
Más información: El pan-genoma del tomate descubre nuevos genes y un raro alelo que regula el sabor de la fruta, Nature Genetics (2019). DOI: 10.1038 / s41588-019-0410-2 , https://www.nature.com/articles/s41588-019-0410-2Información del diario: Nature Genetics.Proporcionado por el Instituto Boyce Thompson
- Los biólogos vegetales muestran cómo dos genes trabajan juntos para desencadenar la formación de embriones en el arroz
- Un sistema de fenotipado de bajo coste revela información clave sobre la resistencia cuantitativa a las enfermedades en tomates silvestres
- La secuenciación del genoma de las cuatro especies de macadamia abre un nuevo potencial para la mejora de los cultivos
- Investigadores exploran los impactos ambientales de los cultivos modificados genéticamente
- Un científico holandés utilizó un nuevo método de edición genética con extremos pegajosos para crear súper variedades de patatas.