Un equipo de investigación ha dilucidado el papel de la poliploidía en la evolución y el mejoramiento de cultivos de hortalizas, aprovechando tecnologías de secuenciación avanzadas para analizar los matices genéticos y epigenéticos de los poliploides.
por la Academia China de Ciencias
Sus hallazgos subrayan la contribución crítica de la poliploidía a la diversidad y adaptabilidad de las plantas, arrojando luz sobre el «abominable misterio de Darwin» de la expansión de las angiospermas.
Al resaltar el potencial de la poliploidía para mejorar el rendimiento y la calidad de los cultivos, la revisión aboga por su aplicación en el mejoramiento de hortalizas para obtener beneficios económicos y dietéticos. A pesar de los avances en la secuenciación y el análisis multiómico, persisten los desafíos, incluida la comprensión del impacto integral de la poliploidización y el aprovechamiento de la tecnología para cultivos no modelo.
El estudio exige una mayor investigación sobre cultivos vegetales menores, enfatizando la importancia de la poliploidía para enfrentar los desafíos de la seguridad alimentaria global y promover una dieta saludable en medio de las crecientes preocupaciones de salud por los alimentos ricos en calorías.
Las verduras, cruciales para la salud humana y cada vez más importantes desde el punto de vista económico, suelen ser poliploides, lo que contribuye a su mayor tamaño de órganos y a una mayor adaptabilidad ambiental. Este rasgo, que prevalece en cultivos clave como el trigo y el algodón, ofrece importantes ventajas para el mejoramiento, incluidos sabores únicos y una adaptación más amplia.
La utilización de tecnologías de secuenciación avanzadas ha mejorado enormemente nuestra comprensión de la genómica vegetal, en particular de los poliploides, permitiendo investigaciones detalladas sobre su historia evolutiva y diversidad genética .
A pesar de estos avances, persisten desafíos para ensamblar con precisión los complejos genomas de los poliploides debido a su similitud de secuencia, lo que dificulta conocimientos moleculares más profundos. El panorama actual de la investigación está preparado para explorar más a fondo las ventajas fenotípicas y los mecanismos moleculares de los poliploides para desenredar las complejidades de sus genomas, promoviendo así la innovación del germoplasma vegetal y su utilización en el mejoramiento.
Un estudio publicado en Vegetal Research ofrece una descripción completa de la investigación sobre poliploides vegetales facilitada por la secuenciación de alto rendimiento que mejora nuestra comprensión de la evolución de las plantas y ayuda en el mejoramiento efectivo de vegetales a través de la poliploidía.
La secuenciación genómica ha revolucionado la comprensión de la evolución vegetal al descubrir antiguos eventos de duplicación del genoma completo (WGD), fundamentales para la domesticación y el mejoramiento de cultivos.
Mediante ensamblajes de genomas de alta calidad, los investigadores han mapeado regiones homólogas conservadas e identificado genes ortólogos en especies de Cucumis, revelando el antiguo evento de tetraploidización común de cucurbitáceas (CCT), que es fundamental para la divergencia de las plantas de Cucurbitáceas.
A pesar de esto, muchos cultivos de cucurbitáceas conservan información genética de sus progenitores diploides, mostrando una estabilidad genética inusual en la evolución poliploide. El estudio de la col china y Allium sativum ha puesto de relieve aún más cómo los eventos WGD contribuyen a la expansión y diversificación del genoma.
Los poliploides tienen genomas complejos que dificultan su ensamblaje debido a las limitaciones de la secuenciación. Los avances recientes en la secuenciación de lectura larga han mejorado la capacidad de analizar genomas poliploides, revelando variantes estructurales y facilitando el ensamblaje de genomas complejos como las patatas tetraploides.
La alopoliploidía surge de la fusión de genomas distintos y produce cambios notables en la estructura y expresión de los genes. Estos cambios se estabilizan gradualmente mediante la diploidización, lo que facilita la adaptación de las especies a nuevos entornos.
Esta revisión subraya el potencial de la poliploidía para mejorar la diversidad y adaptabilidad de los cultivos, algo esencial para abordar la seguridad alimentaria mundial. Los análisis genómicos comparativos han mostrado diferentes destinos de los subgenomas poliploides, y algunos se vuelven dominantes, lo que afecta la expresión genética y el valor agrícola.
Los análisis multiómicos integradores ahora permiten el mejoramiento eficiente de cultivos, ofrecen información sobre los complejos fenotipos de vegetales poliploides y allanan el camino para la mejora del germoplasma a través de la poliploidía.
Según el investigador principal del estudio, el profesor Xiaqing Yu, «esta revisión resume el progreso de la investigación en poliploides vegetales impulsado por la tecnología de secuenciación y los estudios posteriores que respaldan rasgos y genes importantes, que promoverán aún más la innovación del germoplasma y la utilización del mejoramiento a través de la poliploidía en vegetales. «
Este trabajo subraya la necesidad de realizar más investigaciones, particularmente en cultivos de hortalizas no modelo, para aprovechar la poliploidía para la innovación agrícola y satisfacer las demandas de la seguridad alimentaria y la salud dietética mundial.
Esto exige tecnologías avanzadas más asequibles y un mayor enfoque en la diversificación del germoplasma vegetal para una dieta más saludable, lo que apunta hacia una dirección prometedora para el mejoramiento de cultivos basado en poliploidía con la ayuda de inteligencia artificial.
Más información: Weixuan Du et al, Cómo la secuenciación de alto rendimiento potencia la investigación de la poliploidía en cultivos de hortalizas, Vegetal Research (2024). DOI: 10.48130/vegres-0024-0005
