DETECTAN 55 MILLONES DE CAMBIOS GENÉTICOS EN LA EVOLUCIÓN DEL MAÍZ SALVAJE AL ACTUAL

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Tres trabajos internacionales han detectado millones de diferencias en el genoma de variantes de maíz (Zea mays) de todo el mundo. El registro de estas mutaciones escribe la historia de su domesticación por el ser humano.

La evolución ha seleccionado la uniformidad de las semillas: salvaje (abajo), criollo (centro) y domesticado (superior). Imagen: Thomas Kono.

Los genetistas van al grano. En esta ocasión, han comparado secuencias de ADN de 103 líneas de maíz salvajes y cultivadas de todo el mundo y han identificado 55 millones de variaciones genéticas. Estas mutaciones son fruto de 10.000 años de agricultura, durante los cuales el ser humano ha alterado genéticamente las especies vegetales al domesticarlas y cultivarlas.

Esta semana la revista Nature Genetics publica tres trabajos internacionales que describen esta evolución del maíz (Zea mays).

El trabajo, liderado por Jer-Ming Chia, investigador del laboratorio Cold Spring Harbor (EE UU), ha identificado 55 millones de mutaciones puntuales, llamadas ‘polimorfismos de un solo nucleótido’ en el lenguaje de los genetistas. Dentro de una misma especie, son las diferencias en la posición de los cuatro ladrillos que construyen una secuencia de ADN (adenina, timina, citosina y guanina) los que confieren las variaciones genómicas entre individuos.

Además de resecuenciar 103 líneas de maíz, salvajes y domesticadas, también analizaron la secuencia del maicillo (Tripsacum dactyloides).

Posteriormente, estos datos fueron analizados por Matthew B. Hufford, científico de la Universidad de California en Davis (EE UU), y su equipo. Los biotecnólogos identificaron las regiones del genoma que se seleccionaron en los primeros tiempos de la domesticación del maíz, y pudieron detectar las sucesivas mejoras de las variedades locales y actuales. De esta manera, localizaron los cambios genéticos durante la transición del carácter salvaje al actual del maíz.

Por último, Jinping Jiao y sus colegas de la Universidad de Agricultura de China resecuenciaron otras 278 líneas de maíz, lo que les permitió definir las regiones implicadas genéticamente en la domesticación del cereal.

Los millones de variaciones genéticas recién descubiertas representan una información muy valiosa para los genetistas que trabajan en mejorar el rendimiento de las cosechas. El cereal más cultivado del mundo –seguido por el trigo y el arroz– representa un reto para los científicos: tiene una secuencia de 2.300 millones de bases, tantos genes como un ser humano e incluso más diversos. En 2009, la revista Science anunció la secuenciación del genoma del maíz, que había comenzado en 2005 con un proyecto de 31 millones de dólares.

Referencia bibliográfica:

Chia, J-M. et al.: “Maize HapMap2 identifies extant variation from a genome in flux”. Hufford, M.B. et al.: “Comparative population genomics of maize domestication and improvement”. Jiao, Y. et al.: “Genome-wide genetic changes during modern breeding of maize”. Nature Genetics: 1-5, 1-4, 1-4, 3 de junio 2012. DOI: 10.1038/ ng.2313- ng.2309-ng.2312

UN PROYECTO EUROPEO PERMITIRÁ MEJORAR LA CALIDAD DE LAS SEMILLAS

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El Centro Hispanoluso de Investigaciones Agrarias (Ciale) de la Universidad de Salamanca es la única entidad española que participa en un proyecto europeo que se acaba de aprobar y que durante los próximos cuatro años tratará de estudiar la calidad de las semillas de diversas especies vegetales. La idea es comprobar de qué manera pueden influir las condiciones ambientales en aspectos como la germinación, con el objetivo de lograr mejores semillas.

Placas en las que los científicos del Ciale realizan experimentos con los vegetales. Imagen: DiCYT.

Los investigadores salmantinos han entrado en este proyecto como expertos en señalización hormonal de las semillas, de manera que se centrarán en conocer "cómo a través de las distintas hormonas se regula la formación de la semilla hasta su germinación”, explica a DiCYT Óscar Lorenzo, científico del Ciale que lidera el grupo español. En la iniciativa participan también científicos de Austria, Reino Unido, Alemania y Francia.

La línea de investigación se centra en el estudio de las hormonas vegetales que regulan la germinación. Una de ellas se denomina ácido abscísico (ABA) y, además de regular la expresión de los factores transcripcionales para hacer que la planta sea capaz de defenderse de agresiones externas, es clave en la dormición de las semillas, es decir, que inhibe la germinación.

Por el contrario, las giberelinas interrumpen esa fase para dar paso a la germinación. Por eso, uno de los objetivos del proyecto es “estudiar los mecanismos de estas hormonas y mejorarlos desde el punto de vista de los estreses”. Frente a condiciones adversas para las plantas en forma de sequía, salinidad, falta de nutrientes o cualquier otra condición de estrés, estas hormonas son claves para que una semilla salga adelante o no lo haga.

Marcadores genéticos

Los científicos pretenden analizar los genes, las proteínas y los metabolitos de las semillas para analizar cómo se regulan en función del estrés que sufren. Si se encuentran los marcadores genéticos clave, un simple análisis de unas semillas podría en un futuro permitir saber si son viables en un determinado periodo de tiempo. Así, una empresa del sector podría decidir cuándo comercializar exactamente unas semillas en función de las expectativas de germinación que tengan.

“Buscaremos variedades que tengan mayor potencial germinativo y un posterior desarrollo de la planta más prometedor”, señala el científico. “Si a la hora de germinar la planta, esta ya ha tenido problemas, es probable que sea más débil y trataremos de encontrar especies fuertes”, añade.

El grupo de Lorenzo trabaja en Arabidopsis thaliana, una planta fácil de manejar que se utiliza como modelo para muchas investigaciones. Sin embargo, sus socios europeos incorporan al proyecto más de 20 especies de interés para la agricultura, como los cereales, el guisante, el tomate o la col. “Cada grupo ha incorporado las propuestas que más le interesan, por ejemplo, los franceses están interesados en la cebada porque tiene aplicaciones en la producción de cerveza”, comenta el investigador.

De hecho, hay bastantes empresas interesadas en el proyecto, sobre todo en las semillas de los cereales, ya que están interesadas en que se mantengan viables durante más tiempo.

Los alemanes llevarán el peso de la investigación genética, mientras que la Universidad de Warwick (Reino Unido), que posee una gran infraestructura de invernaderos, se encargará de inducir las condiciones de estrés en las semillas que después estudiarán el resto de los grupos. Así, todos los científicos del proyecto trabajarán con el mismo material.

Bajo el título "EcoSeed-Impacts of Environmental Conditions on Seed Quality", esta investigación forma parte del programa EuropeanKnowledge Based Bio-Economy (KBBE), que aportará en los próximos años tres millones de euros para su desarrollo. De esta cantidad, 250.000 euros se invertirán en la parte de la investigación que le corresponde al Ciale.

MANUAL DE PRODUCCIÓN ECOLÓGICA DE SEMILLAS Y PLANTELES DE HORTÍCOLAS

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El Manual de producción ecológica de semillas y planteles de hortícolas consiste en una herramienta que ofrece, tanto a empresas productoras de semilla y plantel con sistema convencional, como a agricultores o personas aficionadas a la horticultura; un marco teórico así como las bases prácticas para sacar adelante su actividad de manera sostenible.

Se trata de un manual completo que aborda los aspectos genéticos y ecológicos, los procesos productivos, las instalaciones, las materias primas, etc; que se dirige a todo aquel que quiera obtener semillas o planteles según el sistema ecológico, tanto si se realiza para la autoproducción como si la producción tiene como objetivo la venta a terceros.

El Manual se publica en el marco del proyecto Llavorae.cat, el cual ha sido subvencionado por el programa de Proyectos Innovadores de acuerdo con la Orden TRE/293/2010, patrocinado por el Servicio de Ocupación de Cataluña y cofinanciado por el Fondo Social Europeo.

¿Cómo obtenerlo?

El Manual se puede descargar gratuitamente en el blog del CEDRICAT, la página web del Espacio de Recursos Agroecológicos o bien en la sección de Producción Agraria Ecológica del Departamento de Agricultura, Ganadería, Pesca, Alimentación y Medio Natural. También está disponible en formato papel, a un coste de 10 €, que se puede adquirir a través del apartado de publicaciones de la web de la Era o bien contactando con el CEDRICAT a través de cedricat@cedricat.cat o llamando al 973 484 320.