CIENCIAS AGRARIAS, INGENIERÍA Y DE MATERIALES
Investigadores del CONICET participaron de la secuenciación del genoma del maní
El estudio sobre Arachis hypogaea, una de las especies comerciales más cultivadas en el mundo, fue publicado en Nature Genetics.
Un grupo de científicos secuenció el genoma de Arachis hypogaea, una de las especies de maní más cultivadas del mundo. El estudio, que contó con la participación de investigadores del CONICET que se desempeñan en el Instituto de Botánica del Nordeste (IBONE, CONICET - UNNE) y fue publicado hoy en la revista Nature Genetics, demuestra que esta popular leguminosa surgió a partir de la hibridación de dos poblaciones originarias de Sudamérica y que una de ellas es de Argentina.
El trabajo involucró a investigadores de los Estados Unidos, Argentina, China, India, Japón y Francia; y utilizó diversas tecnologías de secuenciación para obtener la información completa del genoma, con una calidad sin precedentes. Además, el proceso permitió revelar los mecanismos genéticos que han hecho que el maní sea tan diverso y pueda presentar diferentes características en los hábitos de crecimiento de las plantas, el color de las flores, el tamaño y la forma de las semillas.
Este estudio se convertirá en el marco de referencia para futuras investigaciones acerca de la biología de la especie. “La secuenciación del genoma nos permite investigar la arquitectura genética del maní. Tenemos el catálogo de los genes en su contexto cromosómico, lo que tiene un enorme potencial para el desarrollo de proyectos de mejoramiento genético que permitan, por ejemplo, obtener variedades tolerantes a distintas enfermedades, a la sequía o con mejor proporción de ácidos grasos”, destaca uno de los autores del trabajo, el investigador principal del CONICET en el IBONE y de la Facultad de Ciencias Exactas, Naturales y Agrimensura (FACENA) de la Universidad Nacional del Nordeste (UNNE), Guillermo Seijo.
Arachis hypoagea es la especie de maní más cultivada en el mundo. FOTO: Gentileza Fábio de Oliveira Freitas.
La secuenciación de múltiples razas antiguas y de materiales silvestres permitió identificar que el parental materno del maní es originario de la región del NOA, más precisamente de la provincia de Salta. “Los resultados determinaron que se originó en un evento único de hibridación y duplicación cromosómica que se remonta a unos 10 mil años, generando un alotetraploide silvestre semejante al actual Arachis monticola que se encuentra en las provincias de Jujuy y Salta, que posteriormente fue domesticado y dio origen a Arachis hypogaea”, explica otro de los autores del paper, el investigador asistente del CONICET en el IBONE, Sebastián Samoluk.
Para este trabajo, se tomaron como referencia dos estudios realizados por investigadores del IBONE en 2004 y 2012. En el primero, se establecieron las especies silvestres que actuaron como progenitores del maní: Arachis ipaensis y Arachis duranensis. En el segundo, se propusieron las poblaciones más similares que habrían intervenido en el origen del cultivo.
La secuenciación de los genomas de las dos especies silvestres consideradas parentales -también publicada en Nature Genetics en 2016- comprobó que el subgenoma “B”, proviene del donante paterno Arachis ipaensis, correspondiente a una pequeña población relictual del sur de Bolivia, que habría sido transportada desde el norte de ese país por los antiguos pobladores, durante la prehistoria. Sin embargo, esa investigación no había logrado determinar cuál fue la que habría actuado como donante materno del subgenoma “A”.
La secuenciación del genoma del maní permitió explicar su amplia diversidad. FOTO: Gentileza Fábio de Oliveira Freitas.
Este nuevo estudio sobre el genoma del maní cultivado y su comparación reveló que la población de Arachis duranensis que vive en la localidad salteña de Río Seco es, entre los representantes modernos de la especie, la que presenta mayores probabilidades de haber actuado como donante del subgenoma “A”.
En total, para este trabajo se analizaron más de 200 variedades de maní de todo el mundo y decenas de poblaciones silvestres. Los investigadores utilizaron las últimas tecnologías para producir una secuencia que consiste en más de dos mil quinientos millones de pares de bases de ADN dispuestos en veinte pares de cromosomas, que incluyen diez pares de cada una de las especies ancestrales.
A través de este proceso, los investigadores pudieron explicar cómo fue posible que el maní haya desarrollado una diversidad tan amplia en tan poco tiempo, con múltiples variaciones respecto a la forma y el tamaño de sus semillas, al color de sus flores, a la morfología de las plantas y a la composición química. Según concluyeron, el intercambio de ADN entre los genomas ancestrales y la eliminación de algunas regiones genómicas, habrían acelerado la generación de la variabilidad.
“Lo más sorprendente de este estudio es que los subgenomas ‘A’ y ‘B’ han interactuado significativamente, recombinando e intercambiando fragmentos de uno a otro. Este fenómeno tiene consecuencias genéticas fenomenales porque ha actuado como un generador de variabilidad, favoreciendo la domesticación del maní y su adaptación a diferentes agroecosistemas, a tal punto que hoy en día tenemos dos subespecies, seis variedades botánicas y cientos de razas locales”, resalta Seijo.
Variaciones en el color de las flores de Arachis. FOTO: Gentileza Fábio de Oliveira Freitas
Nuevo hito para el IBONE
La participación de investigadores del IBONE en la secuenciación del genoma del maní marca un nuevo hito en la historia del estudio de esta especie. El primero fue la publicación de la monografía que incluyó a todas las especies del género Arachis, cuyo autor principal fue uno de los pioneros de la actividad científica vinculada al CONICET en el NEA y fundador de IBONE, Antonio Krapovickas.
Ese estudio reúne el trabajo de más de 40 años de colección y caracterización de materiales botánicos de la especie y permitió la creación de los bancos de germoplasma -que son colecciones de materiales vivos y esporas-, que se encuentran en el IBONE, en la Estación Experimental Agropecuaria Manfredi del Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA), en el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (United States Department of Agriculture, USDA) y en el Instituto Internacional de Investigación de Cultivos para los Trópicos Semiáridos de India (International Crops Research Institute for the Semi-Arid Tropics, ICRISAT).
“Haber participado de la secuenciación del genoma del maní nos mantiene posicionados internacionalmente y nos permite dimensionar la importancia que tiene el trabajo que hacemos desde esta región del país. Es un orgullo y a la vez un desafío, porque ahora contamos con las herramientas genómicas para el desarrollo más eficiente de nuevas variedades que atiendan las demandas de los productores, de la industria y de los consumidores”, concluye Seijo
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Por Cecilia Fernández Castañón. Centro Científico Tecnológico CONICET Nordeste
Acerca de investigación:
David John Bertioli. Center for Applied Genetic Technologies, University of Georgia, USA.
Jerry Jenkins. HudsonAlpha Institute of Biotechnology, USA.
Josh Clevenger. Center for Applied Genetic Technologies, University of Georgia, USA.
Olga Dudchenko. The Center for Genome Architecture, Baylor College of Medicine, USA.
Dongying Gao. Center for Applied Genetic Technologies, University of Georgia, USA.
Guillermo Seijo. Investigador principal, IBONE.
Soraya C.M. Leal-Bertioli. Center for Applied Genetic Technologies, University of Georgia, USA.
Longhui Ren. Interdepartmental Genetics Graduate Program, Iowa State University, USA.
Andrew Farmer. National Center for Genome Resources, New Mexico, USA.
Manish K. Pandey. International Crops Research Institute for the Semi-Arid Tropics, India.
Sergio Sebastián Samoluk. Investigador asistente, IBONE.
Brian Abernathy. Center for Applied Genetic Technologies, University of Georgia, USA.
Gaurav Agarwal. Department of Plant Pathology, University of Georgia, Georgia, USA.
Carolina Ballén-Taborda. Institute of Plant Breeding, Genetics and Genomics, University of Georgia, USA.
Connor Cameron. National Center for Genome Resources, New Mexico, USA.
Jacqueline Campbell. Department of Computer Science, Iowa State University, USA. Carolina Chavarro. Center for Applied Genetic Technologies, University of Georgia, USA.
Annapurna Chitikineni. International Crops Research Institute for the Semi-Arid Tropics, India.
Ye Chu. Department of Horticulture, University of Georgia, USA.
Sudhansu Dash. National Center for Genome Resources, New Mexico, USA.
Moaine El Baidouri. Laboratoire Génome et Développement des Plantes, Université de Perpignan, France.
Baozhu Guo. US Department of Agriculture–Agricultural Research Service, USA.
Wei Huang. Department of Computer Science, Iowa State University, USA.
Kyung Do Kim. Center for Applied Genetic Technologies, University of Georgia, USA.
Walid Korani. Center for Applied Genetic Technologies, University of Georgia, USA. Sophie Lanciano. Laboratoire Génome et Développement des Plantes, Université de Perpignan, France.
Christopher G. Lui. The Center for Genome Architecture, Baylor College of Medicine, USA.
Marie Mirouze. Laboratoire Génome et Développement des Plantes, Université de Perpignan, France.
Márcio C. Moretzsohn. Embrapa Genetic Resources and Biotechnology, Brazil.
Melanie Pham. The Center for Genome Architecture, Baylor College of Medicine, USA.
Jin Hee Shin. Center for Applied Genetic Technologies, University of Georgia, USA.
Kenta Shirasawa. Kazusa DNA Research Institute, Japan.
Senjuti Sinharoy. National Institute of Plant Genome Research, India.
Avinash Sreedasyam. HudsonAlpha Institute of Biotechnology, USA.
Nathan T. Weeks. Corn Insects and Crop Genetics Research Unit, USDA – Agricultural Research Service, USA.
Xinyou Zhang. Industrial Crops Research Institute, Henan Academy of Agricultural Sciences, China.
Zheng Zheng. Industrial Crops Research Institute, Henan Academy of Agricultural Sciences, China.
Ziqi Sun. Industrial Crops Research Institute, Henan Academy of Agricultural Sciences, China.
Lutz Froenicke. Genome Center, University of California, Davis, USA.
Erez L. Aiden. The Center for Genome Architecture, Baylor College of Medicine, USA.
Richard Michelmore. Genome Center, University of California, Davis, USA.
Rajeev K. Varshney. International Crops Research Institute for the Semi-Arid Tropics, India.
Corley C. Holbrook. Crop Genetics and Breeding Research Unit, US Department of Agriculture–Agricultural Research Service, USA.
Ethalinda K.S. Cannon. Department of Computer Science, Iowa State University, USA. Brian E. Scheffler. Genomics and Bioinformatics Research Unit, US Department of Agriculture–Agricultural Research Service, Stoneville, USA.
Jane Grimwood. HudsonAlpha Institute of Biotechnology, USA.
Peggy Ozias-Akins. Department of Horticulture, University of Georgia, USA.
Steven B. Cannon. Corn Insects and Crop Genetics Research Unit, USDA – Agricultural Research Service, USA.
Scott A. Jackson. Center for Applied Genetic Technologies, University of Georgia, USA.
Jeremy Schmutz. HudsonAlpha Institute of Biotechnology, USA.