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Descifrado el genoma de la filoxera que arrasó las viñas europeas del siglo XIX


El genoma de la filoxera, un insecto cuyas plagas arrasaron los viñedos europeos en el siglo XIX, ha sido descifrado por un equipo internacional en el que han participado Julio Rozas y Alejandro Sánchez-Gracia……….


Barcelona, 23 de julio de 2020. El genoma de la filoxera, un insecto cuyas plagas arrasaron los viñedos europeos en el siglo XIX, ha sido descifrado por un equipo internacional en el que han participado Julio Rozas y Alejandro Sánchez-Gracia, expertos de la Facultad de Biología y del Instituto de Investigación de la Biodiversidad de la UB (IRBio), y miembros de la plataforma Bioinformatics Barcelona (BIB).

El trabajo, publicado en la revista BMC Biology, confirma que la plaga provenía de América del Norte, y muy probablemente de poblaciones silvestres localizadas a lo largo del curso superior del río Mississippi. Las conclusiones del estudio han ayudado a reconstruir la invasión biológica que desencadenó las plagas mortales para los viñedos europeos del siglo XIX y avanzar en las estrategias para mejorar la productividad en viticultura.

La secuenciación del genoma ha sido impulsada por un consorcio internacional creado en 2011 e integrado por más de setenta expertos de ocho países de todo el mundo, liderados desde el Instituto Nacional de Investigación en Agricultura, Alimentación y Medioambiente (INRAE) de Francia. La investigación también ha tenido el apoyo técnico de la plataforma INRAE-BIPAA, que ha facilitado el acceso a recursos genómicos sobre insectos asociados a agroecosistemas.

Los expertos Silvia Hinojosa Álvarez, José F. Sánchez Herrero, Paula Escuer y Pablo Librado también han participado en el equipo UB-IRBio, cuya contribución científica se ha centrado en la anotación genómica y los análisis de varias familias de genes del sistema olfativo de la filoxera. En el estudio general, liderado por los investigadores François Delmotte y Denis Tagu (INRAE), también han colaborado expertos del Parque Científico de la Universidad de Valencia, el Centro de Regulación Genómica (CRG) y la Universidad Pompeu Fabra.

Filoxera: de las riberas del Mississippi a los viñedos franceses

La filoxera (Daktulosphaira vitifoliae) es un insecto hemíptero de la familia Phylloxeridae que se nutre de la savia de las raíces de las viñas. Descrita por primera vez en 1854 por el entomólogo Asa Fitch en Estados Unidos, originó unos primeros brotes de infección en Francia, en 1863, y allí fue identificada definitivamente en 1868 por Bazille, Planchon y Sahut, miembros de la Sociedad de Agricultura de Hérault, en Montpellier.

El intenso comercio de viñedos entre Estados Unidos y Europa podría haber sido la puerta de entrada accidental del insecto, que se extendió de forma inexorable por Francia —el país más afectado por la plaga— y por otros territorios europeos.

Una familia génica con más de 2.700 genes

El análisis de las secuencias genómicas del ADN nuclear de la filoxera revela la existencia de la mayor familia génica jamás identificada en un genoma, con cerca de 2.700 genes cuando raramente se superan los doscientos, lo que supondría un 10 % del genoma del insecto.

Se piensa que estos genes son esenciales para las interacciones entre la filoxera y la viña: codifican las pequeñas proteínas secretadas por el parásito —conocidas como efectores— que podrían intervenir en la desactivación de las defensas básicas de la planta. A las viñas de la región de origen, la coevolución entre planta y plaga les habría permitido resistir al insecto. Por el contrario, las viñas cultivadas en Europa no tenían un sistema de defensa adaptado para alejar la amenaza de la nueva plaga y su cóctel letal de efectores.

El trabajo publicado también ha muestreado y analizado individuos de diversas localidades europeas y estadounidenses, y ha confirmado que la filoxera que invadió Europa procede de la especie Vitis riparia, un tipo salvaje de vid americana. «Tal como se esperaba, el estudio revela que existe una gran variabilidad genética entre las especies nativas de D. vitifoliae en comparación con las cepas europeas. En concreto, la comparación de estos patrones de variabilidad genética es lo que ha permitido trazar las rutas geográficas de la invasión biológica», explican los expertos Julio Rozas y Alejandro Sánchez Gracia, responsables del Grupo de Investigación en Genómica Evolutiva y Bioinformática de la UB-IRBio.

De la investigación básica a la mejora de la producción vitivinícola

Impulsar los conocimientos en investigación básica es la contribución más directa de los estudios que culminan con la secuenciación genómica de una especie. «Estos nuevos hallazgos aportan mucha información biológica y conocimiento básico sobre la evolución de los insectos —en especial, sobre los áfidos— y sobre la genética y la selección de las raíces de plantas resistentes a la filoxera», explica el catedrático Julio Rozas.

Desde una vertiente aplicada, la información genómica del estudio permitirá potenciar la mejora genética en la práctica de la viticultura. Así pues, el mayor conocimiento de la evolución y los mecanismos de acción de la familia de genes efectores estudiada ayudará a diseñar estrategias que bloqueen su acción a través de intervenciones sobre la planta o bien el parásito.

«El nuevo trabajo también es un avance en nuestra comprensión de las invasiones biológicas y de sus consecuencias potencialmente desastrosas en la agricultura y, por tanto, en sectores sociales y económicos de gran relevancia», detalla el investigador Alejandro Sánchez Gracia.

Descifrando el genoma de los seres vivos

El Grupo de Investigación en Genómica Evolutiva y Bioinformática de la UB-IRBio tiene una trayectoria significativa en estudios internacionales que han permitido descifrar el genoma de varios organismos de interés científico. Así, son coautores de la secuenciación genética del genoma de la araña Dysdera silvatica Schmidt 1981 —una especie endémica de los bosques canarios— (GigaScience, 2019); las variedades de planta del aguacate Persea americana var. drymifolia y Persea americana Mill. cv. Hass (Proceedings of the National Academy of Science, 2019); la garrapata Ixodes scapularis, de gran interés en salud pública y en veterinaria (Nature Communications, 2016); el miriápodo Strigamia maritima, un ciempiés común en las costas del norte de Europa (PLOS Biology, 2014), y la planta del café Coffea canephora (Science, 2014).

En el ámbito de la genómica de insectos, también participaron en el desciframiento del genoma del pulgón (Acyrthosiphon pisum) —un parásito de plantas leguminosas que causa graves plagas agrícolas—, publicado en la revista PLOS Biology en 2010 por un consorcio internacional que posteriormente ha dado lugar a la plataforma científica para descifrar el genoma de la filoxera.


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