Un estudio ha construido un mapa pangenómico sin precedentes del arroz silvestre y cultivado, y ha descifrado la arquitectura genética y la diversidad del arroz.
por Liu Jia, Academia China de Ciencias
Este estudio, publicado en línea en Nature el 16 de abril, constituye un recurso valioso para el mejoramiento y la innovación agrícola, y ofrece nuevos conocimientos sobre la historia evolutiva y de domesticación del arroz. El estudio fue dirigido por el equipo del profesor Han Bin en el Centro de Excelencia en Ciencias Moleculares de las Plantas de la Academia China de Ciencias.
Ante el cambio climático y el rápido crecimiento de la población mundial, el arroz cultivado asiático (Oryza sativa), alimento básico para miles de millones de personas en todo el mundo, necesita urgentemente aumentar de forma sostenible su resistencia a plagas y enfermedades, así como su rendimiento. Si bien el arroz domesticado se ha estudiado exhaustivamente, su progenitor silvestre, Oryza rufipogon —moldeado por miles de años de adaptación a diversos entornos—, ha permanecido en gran medida inexplorado, lo que deja importantes lagunas en la comprensión de todo el potencial genético del arroz silvestre .
En este estudio, los investigadores obtuvieron 145 genomas de arroz geográfica y genéticamente diversos, incluyendo 129 accesiones silvestres y 16 variedades cultivadas. Mediante el uso de la tecnología avanzada de secuenciación de alta fidelidad (HiFi) de PacBio y métodos computacionales , crearon el «pangenoma» de mayor resolución hasta la fecha, que captura el panorama genético completo del arroz silvestre y revela variaciones ocultas cruciales para el mejoramiento del cultivo.
Los investigadores descubrieron 3.870 millones de pares de bases de secuencias genéticas novedosas ausentes en el único genoma de referencia reconocido (O. sativa ssp. japonica cv. Nipponbare), junto con 69.531 genes que abarcan colectivamente el pangenoma. Casi el 20 % de estos genes existe únicamente en el arroz silvestre, muchos de ellos vinculados a la resistencia a enfermedades y la adaptación ambiental. Estos genes representan una mina de oro genética que podría contribuir al desarrollo de variedades modernas de arroz capaces de resistir plagas, enfermedades y los desafíos del cambio climático.
Utilizando secuencias genómicas de alta calidad, los investigadores realizaron un análisis de haplotipos de genes clave de domesticación temprana en varios grupos de arroz cultivado asiático y demostraron que todos los loci de domesticación derivan del ancestro de la especie japónica, Or-IIIa. Este hallazgo respalda firmemente la hipótesis de que todos los grupos de arroz cultivado asiático experimentaron un único evento de domesticación inicial, lo que aporta evidencia crucial para un debate científico de larga data.
Además, los investigadores identificaron un flujo genético extenso entre los grupos de arroz cultivado en el sur de Asia, lo que condujo a la clasificación de una subpoblación recientemente identificada, intro-indica, y al mapeo exitoso de una hoja de ruta integral de la evolución y domesticación del arroz.
Además, los investigadores exploraron la divergencia genética entre índica y japónica, las dos subespecies principales. Identificaron más de 850.000 polimorfismos de un solo nucleótido y 13.000 variaciones de presencia-ausencia entre ellas. Los hallazgos sugirieron que estas variaciones se originaron principalmente en la divergencia de sus respectivos ancestros y en la existencia de un cuello de botella genético mayor en japónica, lo que abre nuevas oportunidades para combinar genes beneficiosos de diferentes subespecies de arroz.
El conjunto de datos pangenomales, casi saturado, que integra valiosos recursos genéticos silvestres, proporciona una base sólida para investigadores agrícolas y fitomejoradores. Los científicos pueden extraer alelos favorables, rastrear el origen de genes clave y mejorar la comprensión de la adaptación ambiental y la plasticidad fenotípica del arroz. El estudio ofrece una hoja de ruta para desarrollar variedades de arroz resistentes a condiciones climáticas extremas, que requieran menos recursos y produzcan mayores rendimientos.
Los editores de Nature elogiaron este estudio por su importancia para la seguridad alimentaria futura en un informe de investigación .
Más información: Dongling Guo et al., Una referencia pangenómica del arroz silvestre y cultivado, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-08883-6
Descubriendo la diversidad del arroz silvestre y domesticado, Nature (2025). DOI: 10.1038/d41586-025-01158-0
