Las plantas silvestres pueden aportar genes valiosos a sus parientes domesticados.
por el Instituto Leibniz de Genética Vegetal e Investigación de Plantas de Cultivo
Las barreras de fertilidad y la falta de recursos genómicos han dificultado el uso eficaz de las introgresiones de cultivos a plantas silvestres. Un equipo internacional de investigación, dirigido por el Instituto IPK Leibniz, construyó un pangenoma del pariente silvestre más cercano de la cebada, Hordeum bulbosum. El estudio se publica hoy en la revista Nature .
Los parientes silvestres de las plantas cultivadas son una fuente vital de diversidad genética para la mejora de los cultivos y constituyen una valiosa reserva de resistencia contra factores de estrés bióticos y abióticos. Si bien su valor se reconoce desde hace décadas, los obstáculos tecnológicos han impedido su exploración durante mucho tiempo. Gracias a los avances en la investigación genómica de alto rendimiento, ahora es posible utilizar estas mismas herramientas en los cultivos y sus parientes silvestres.
Un equipo internacional de investigación, dirigido por el Instituto Leibniz del IPK, estudió la evolución estructural del genoma de la cebada (Hordeum vulgare) y el Hordeum bulbosum. Para este estudio, el Dr. Frank Blattner recopiló genotipos de H. bulbosum en poblaciones naturales de todo el Mediterráneo. Estos, combinados con accesiones de bancos de genes, dieron como resultado un panel de 263 genotipos diversos. Esta colección comprende citotipos tanto diploides como tetraploides. Tras analizar la estructura poblacional , el equipo de investigación recopiló y anotó diez genomas de cebadas bulbosas a escala cromosómica con calidad de referencia.
«Las formas tetraploides tienen dos orígenes: uno en Grecia y otro en el suroeste de Asia. En Asia, se originaron hace entre uno y dos millones de años, mientras que en Grecia los tetraploides surgieron solo en los últimos 100.000 años», explica Jia-Wu Feng, primer autor del estudio.
«Encontramos evidencia de que ambos tipos se están cruzando, lo que permite a los poliploides enriquecer su diversidad genómica a través de orígenes múltiples», añade el Dr. Blattner.
Aunque H. bulbosum es el pariente silvestre más cercano de la cebada, con un tiempo de divergencia estimado de 4,5 millones de años, la especie ha evolucionado genéticamente de forma bastante diferente. La diferencia más evidente es la expansión del genoma de la cebada.
«De manera bastante sorprendente, demostramos que esta expansión no ocurrió uniformemente en todo el genoma, sino principalmente en los extremos de los cromosomas», afirma Feng.
Una forma común de transferir genes de parientes silvestres a plantas domesticadas es mediante líneas de introgresión. Estas se derivan de cruces entre cultivos y sus parientes silvestres y contienen una pequeña proporción de los genes del progenitor silvestre dentro de un contexto genómico cultivado.
Basándose en los genomas de referencia, el equipo de investigación decodificó la estructura del locus de resistencia Ryd4 aproximadamente 40 años después de su introgresión desde H. bulbosum a la cebada.
«Esta es, sin duda, la introgresión de cebada silvestre más prometedora hasta la fecha, y la única próxima a implementarse en variedades comerciales. Proporciona resistencia cualitativa al devastador virus del enanismo amarillo de la cebada, que afecta a varios cultivos de cereales «, explica el Dr. Martin Mascher, jefe del grupo de investigación de Genómica de la Domesticación del IPK y miembro del Centro Alemán para la Investigación Integrativa de la Biodiversidad (iDiv) de Halle-Jena-Leipzig.
«Disponer de secuencias genómicas de parientes silvestres de cultivos será útil para un mejoramiento por introgresión más específico en el futuro», afirma el Dr. Mascher.
«La caracterización genómica sistemática de las plantas de cultivo y sus parientes silvestres es una investigación fundamental para facilitar el acceso a los recursos fitogenéticos para el mejoramiento de los cultivos», subraya el Prof. Dr. Nils Stein, director del Banco Federal de Genes Ex situ para cultivos agrícolas y hortícolas del Instituto IPK Leibniz. «Y es el motor para que el banco de genes evolucione de un almacén de semillas a un centro de recursos biodigitales».
Más información: Martin Mascher, Un pangenoma con resolución de haplotipos del pariente silvestre de la cebada, Hordeum bulbosum, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09270-x . www.nature.com/articles/s41586-025-09270-x
