La cebada es un cultivo básico con varias aplicaciones, ya que actúa como fuente de alimento, alimento para el ganado e ingrediente para la elaboración de malta.
Originariamente difundida desde China y la Península de Corea hace unos 2.000 años, todos los cultivares de cebada japonesa eran de seis hileras para alimentación humana hasta la década de 1880.
Después de la iluminación cultural del período Meiji, Japón necesitó iniciar su propia cervecería nacional. Para suministrar materias primas a las industrias cerveceras emergentes, se introdujeron desde Occidente cultivares de cebada cervecera de dos hileras como recursos genéticos . Se inició el mejoramiento de nuevos cultivares de cebada cervecera para adaptarse al clima severo y a las enfermedades endémicas en Japón. Últimamente, el virus del mosaico amarillo de la cebada (BaYMV) ha devastado los cultivos de cebada en Japón.
La mayoría de los cultivares japoneses de cebada de seis hileras son resistentes o moderadamente resistentes al BaYMV. Desafortunadamente, los cultivares occidentales de dos hileras recientemente introducidos son muy susceptibles a esta enfermedad. Los genes que confieren resistencia al BaYMV, como la resistencia al mosaico amarillo 5 (rym5) y rym3, se han utilizado habitualmente para mejorar cultivares de cebada resistentes al BaYMV.
Estos cultivares también son económicamente adecuados para la agricultura y tienen cualidades malteadoras aceptables.
Sin embargo, surgieron preocupaciones de que la cría intensiva de cultivares de cebada cervecera de dos hileras resistentes al BaYMV pudiera haber reducido su diversidad genética. Para evaluar la diversidad de dos cultivares japoneses modernos de cebada cervecera estrechamente relacionados, ‘Sukai Golden’ y ‘Sachiho Golden’, el profesor Shin Taketa del Instituto de Ciencias y Recursos Vegetales de la Universidad de Okayama y el Dr. Keiichi Mochida del Centro RIKEN para Recursos Sostenibles Science, junto con el profesor Shunsuke Yajima del Centro de Investigación del Genoma NODAI de la Universidad de Agricultura de Tokio, el Dr. Hidekazu Takahashi de Ciencias Agrícolas y Alimentarias de la Universidad de Fukushima y el Dr. Toshinori Sotome de la Estación Experimental Agrícola de la Prefectura de Tochigi, analizaron la expresión genética y polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) mediante la secuenciación de ARN de semillas inmaduras de 20 días.
Los resultados de su estudio se publicaron en línea en Breeding Science . La secuenciación de ARN es un método eficaz para obtener rápidamente perfiles completos de expresión genética y datos de todo el genoma sobre los SNP, que son variantes de una sola base en el ADN que a veces pueden ser la razón de las diferencias en la susceptibilidad a enfermedades entre poblaciones.
Sus análisis mostraron que estos dos cultivares japoneses poseían características únicas y contrastantes relacionadas con la calidad del malteado y los genes de resistencia al BaYMV. En particular, los investigadores detectaron 2.419 SNP específicos de Sukai Golden y 3.058 SNP específicos de Sachiho Golden, un número de SNP alto en comparación con las secuencias del genoma de dos cultivares de referencia.
El profesor Taketa añade: «Este estudio detectó rastros clave de la mejora de la cebada japonesa inscritas en los genomas de dos cultivares modernos de alta calidad. El cultivo de cebada cervecera japonesa comenzó hace unos 150 años con la introducción de cebada cervecera occidental de alta calidad. Las enfermedades virales que transmiten el clima y el suelo obstaculizaron el desarrollo de una cebada cervecera adecuada para Japón. Los cultivares occidentales de cebada cervecera inevitablemente requerían cruzarse con cebada del este de Asia resistente a las enfermedades virales, a pesar de que esta última tenía características de calidad de elaboración de cerveza indeseables. Fue extremadamente difícil.»
Se detectaron dos grupos de SNP en ‘Sukai Golden’, que muestran la incorporación del gen de resistencia a BaYMV rym5 en el brazo largo de 3H y el gen ant2 sin antocianinas en el brazo largo de 2H, respectivamente. De manera similar, el gen de resistencia rym3 de ‘Haganemugi’ se asignó a la región proximal de 5H. El análisis de haplotipos de los progenitores de los dos cultivares malteros modernos reveló que este gen rym3 en particular recibió una introducción independiente en ‘Sukai Golden’ y ‘Sachiho Golden’. Este estudio de los transcriptomas de semillas inmaduras de dos cultivares de élite de cebada cervecera japonesa podría proporcionar información importante para mejorar Calidad de semilla y resistencia a BaYMV.
En consecuencia, el profesor Taketa concluye: «Sabemos que los cruces repetidos y la selección rigurosa de los cultivares de cebada permitieron la adaptación al duro entorno agrícola japonés. De esta manera, durante los últimos 150 años se desarrollaron cultivares de cebada cervecera japonesa moderna de alta calidad y Todavía están evolucionando para el futuro, gracias a los denodados esfuerzos de los criadores públicos y privados».
En resumen, este estudio enfatiza el papel fundamental de la investigación de la cebada al proponer medidas efectivas a largo plazo para evitar que los genes de resistencia de la cebada se vuelvan ineficaces contra cepas variantes del virus. Los genetistas vegetales deberían idear estrategias eficaces para el uso duradero de fuentes limitadas de genes de resistencia a los virus.
Más información: Shin Taketa et al, Rastros genómicos del mejoramiento de cebada cervecera japonesa en dos cultivares modernos de alta calidad, ‘Sukai Golden’ y ‘Sachiho Golden’, Breeding Science (2023). DOI: 10.1270/jsbbs.23031
