Para el fitomejoramiento, es importante crear tantas combinaciones como sea posible de variantes genéticas en poco tiempo para seleccionar los candidatos más adecuados entre plantas con muchas características diferentes.
por Arne Claussen, Universidad Heinrich-Heine de Duesseldorf
El grupo de trabajo del Prof. Dr. Benjamin Stich de la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf (HHU) ha desarrollado ahora un método para usar variaciones naturales para identificar lo que se conoce como «individuos altamente recombinogénicos». Han presentado su método, que ha sido probado utilizando un experimento de cebada a gran escala, en el Plant Biotechnology Journal.
Durante la reproducción sexual de los organismos, los genes de los padres se reorganizan en un proceso conocido como «recombinación». Como consecuencia, el genoma de la descendencia es como un mosaico de la composición genética de sus padres. Esta combinación genética da lugar a un nuevo conjunto de características individuales en la progenie, dando como resultado su respectivo «fenotipo».
Para producir nuevas variedades de plantas, es deseable tener tantas opciones de combinación genética como sea posible. Hay genotipos que, por ejemplo, reorganizan su genoma en más lugares que otros, aumentando su capacidad de generar variación en la progenie. Los genotipos con esta propiedad se denominan «altamente recombinogénicos».
Es posible insertar artificialmente tal característica en el genoma de la planta empleando ingeniería molecular. Sin embargo, un equipo de biólogos del Instituto de Genética Cuantitativa y Genómica de Plantas de HHU siguió un enfoque diferente. Desarrollaron un método que identifica estos genotipos altamente recombinogénicos entre variantes de poblaciones naturales.
Federico A. Casale, Ph.D. estudiante del Instituto y primer autor del estudio, explicó: «La idea de seleccionar plantas que son naturalmente altamente recombinogénicas ha existido durante 70 años. Pero hasta ahora, no era posible en la práctica debido al excesivo esfuerzo experimental necesario para determinar esta característica en una gran cantidad de genotipos solo para encontrar algunos de los altamente recombinogénicos «.
Los investigadores de Düsseldorf trabajaron con 45 poblaciones de cebada de primavera, cada una con aproximadamente 100 miembros. Examinaron alrededor de 50.000 marcadores moleculares en la descendencia de esos miembros, lo que les permitió determinar cómo se «mezclaban» los genomas de los padres en la descendencia. Uno de sus principales hallazgos fue que el grado de mezcla (la variabilidad de los mosaicos entre las diferentes poblaciones) puede variar en un factor de 2,5.
También encontraron que el 90% de la variación de recombinación en la descendencia se puede atribuir al efecto de un padre individual. Por lo tanto, en el caso de una población altamente recombinada, está claro que uno o ambos de sus padres son altamente recombinogénicos y han transmitido esa característica. Con este conocimiento, es posible cultivar plantas con una mayor recombinación.
Los investigadores también utilizaron una simulación por computadora para determinar que las diferencias en la tasa de recombinación se pueden predecir con una precisión de aproximadamente el 80%. El método utilizado en Düsseldorf permite diseñar programas de selección de mejoramiento de forma mucho más eficiente y así acelerar el desarrollo de variedades vegetales y animales, sin tener que alterar artificialmente el genoma.
Stich sobre las implicaciones adicionales de la investigación: «Por ejemplo, para asegurar nuestro suministro de alimentos frente al cambio climático, necesitamos nuevas variaciones de plantas alimenticias conocidas que estén mejor equipadas para hacer frente a las nuevas condiciones ambientales y puedan producir una mayor Estamos sentando las bases científicas para esto en el Grupo de Excelencia en Ciencias Vegetales, CEPLAS. Con nuestro nuevo método, ahora podemos criar genotipos altamente recombinogénicos de manera sistemática para luego producir considerablemente más variantes en un experimento de cruzamiento para luego seleccionar las más prometedoras plantas de ese grupo «.
