El análisis de trigo y cebada identificó alrededor de cien variantes conservadas durante 10.000 años que podrían apoyar la selección de variedades adaptadas al cambio climático
Redactor: Camila Herrera R.
Editor: Eduardo Schmitz
Equipos del Instituto Nacional de Investigación para la Agricultura, la Alimentación y el Medio Ambiente de Francia (INRAE), la Universidad Clermont Auvergne y el Centro Nacional para la Investigación Científica (CNRS) reconstruyeron diez paleogenomas vegetales para rastrear genes ancestrales con posible valor frente a la sequía y otras presiones ambientales.
El trabajo comparó genomas de 84 especies modernas de plantas con flores y, posteriormente, centró parte del análisis en trigo y cebada. Los investigadores identificaron alrededor de cien variantes genéticas compartidas que fueron retenidas mientras ambos cereales atravesaban condiciones climáticas similares durante aproximadamente 10.000 años de domesticación y selección humana.
Diez paleogenomas reconstruyen una historia de 200 millones de años
Los paleogenomas no proceden de ADN recuperado directamente de plantas que vivieron hace cientos de millones de años. Son reconstrucciones computacionales de genomas ancestrales inferidas mediante la comparación de especies actuales y de la posición que ocupan sus genes.
El equipo analizó 84 genomas modernos representativos de cultivos pertenecientes a distintas familias botánicas. Con esa información reconstruyó diez paleogenomas fundadores de más de 200 millones de años, lo que permitió reconocer genes que conservaron un contexto genómico ancestral y funciones biológicas comparables a lo largo de la evolución.
La investigación complementa otros trabajos sobre la evolución de los cereales, como el estudio que presentó un nuevo genoma para revisar el origen de las gramíneas. Estas reconstrucciones ayudan a distinguir qué componentes genéticos se conservaron entre diferentes linajes y cuáles podrían relacionarse con características agrícolas útiles.
Trigo y cebada conservaron variantes bajo presiones similares
El trigo y la cebada fueron elegidos porque se encuentran entre los primeros cultivos domesticados en el Creciente Fértil hace más de 10.000 años. Además de compartir una larga historia agrícola, ambos cereales estuvieron sometidos a condiciones ambientales comparables durante su expansión y selección.
Los científicos estudiaron 1.420 variedades modernas que representan la diversidad genética mundial del trigo y la cebada. También incorporaron restos de trigo antiguo de hace 5.000 años, una referencia que permitió observar qué variantes persistieron durante una parte considerable de la historia agrícola.
La comparación reveló cerca de cien variantes seleccionadas de manera convergente en los dos cereales. Esto significa que aparecieron señales de selección semejantes en especies distintas sometidas a presiones ambientales comparables, una información que podría ayudar a priorizar genes en programas de mejoramiento.
El estudio se relaciona directamente con la búsqueda de genomas de parientes silvestres útiles para mejorar el trigo y con la elaboración de un mapa genético de la espelta para ampliar los recursos disponibles. En todos estos casos, la diversidad genética constituye una reserva para localizar rasgos que pudieron perderse o reducirse durante la selección de variedades comerciales.
Tres genes conocidos validan el método en trigo
En el trigo, los investigadores comprobaron el papel de tres genes que ya habían sido caracterizados en otras especies. Uno está relacionado con el rendimiento, otro interviene en la fecha de floración y el tercero participa en la regulación epigenética, mediante mecanismos capaces de modular la activación de los genes sin alterar la secuencia del ADN.
Esta validación respalda el uso de información obtenida en una especie para investigar genes equivalentes en otro cultivo. La posibilidad de trasladar conocimiento entre especies puede reducir el número inicial de candidatos que los fitomejoradores deben evaluar, aunque cada variante tendrá que probarse posteriormente en plantas y condiciones productivas concretas.
La fecha de floración resulta especialmente relevante porque determina cómo coincide el ciclo del cultivo con episodios de calor, escasez de agua u otras condiciones adversas. Sin embargo, identificar una asociación genética no demuestra por sí solo que una variedad ofrecerá mayor rendimiento bajo sequía; todavía son necesarios ensayos experimentales y evaluaciones agronómicas.
Dos herramientas abiertas apoyarán el fitomejoramiento
Los equipos desarrollaron dos recursos gratuitos y de acceso abierto. El primero, denominado AGR, siglas en inglés de reconstrucción de genomas ancestrales, permite comparar genomas modernos, inferir paleogenomas fundadores y consultar un catálogo revisado de genes conservados entre especies.
El segundo recurso, OrthoViewer, reúne genes conservados en las 84 especies vegetales estudiadas. Su base de datos incorpora 1.142 genes descritos en publicaciones científicas por sus funciones biológicas y su interés agronómico.
Estas herramientas permiten contrastar la diversidad genética disponible en diferentes cultivos e identificar variantes adaptativas seleccionadas en más de una especie. Para los programas de mejoramiento, su utilidad potencial reside en ordenar candidatos relacionados con tolerancia a la sequía, floración y otros rasgos antes de pasar a las pruebas de laboratorio y campo.
Una base genética frente a la presión climática
El trabajo adquiere relevancia productiva porque la sequía ya afecta de forma directa a los cereales. Un ejemplo reciente es el impacto de la falta de agua sobre el trigo y la cebada en Alemania, mientras otros análisis advierten que una sequía extendida podría alterar la oferta y el precio internacional del trigo.
Los paleogenomas ofrecen una vía para estudiar cómo respondieron las plantas a presiones pasadas, pero no constituyen una solución inmediata al cambio climático. Los genes candidatos deberán incorporarse a programas de selección y evaluarse junto con el rendimiento, la calidad del grano, la resistencia a enfermedades y la adaptación a cada zona productiva.
El procedimiento puede aplicarse a otros cultivos porque parte de paleogenomas fundadores compartidos por numerosas familias botánicas. Los investigadores continuarán buscando variantes con funciones adaptativas conservadas en trigo, cebada, arroz, maíz y sorgo.
Los resultados fueron publicados en las revistas Molecular Plant y Nature Plants. Según Jérôme Salse, director de investigación del INRAE, estudiar cómo evolucionaron las variantes durante la domesticación permite identificar aquellas seleccionadas en especies expuestas a restricciones climáticas semejantes y valorar su incorporación a genotipos destinados a la transición agroecológica.
Fuentes referenciales:
Phys.org
INRAE
Molecular Plant
Nature Plants
