El mapa genético desarrollado en Texas permitirá localizar rasgos asociados con el ahorro de agua, el calor y otros tipos de estrés ambiental
Redactor: Santiago Duarte
Editor: Karem Díaz S.
Un equipo de Texas A&M AgriLife Research obtuvo el primer ensamblaje prácticamente completo y resuelto por haplotipos del genoma de la zoysia japonesa, una especie de césped perenne utilizada en jardines, campos deportivos y espacios urbanos. El recurso permitirá estudiar con mayor precisión su compleja composición genética y mejorar la selección de variedades adaptadas a condiciones de sequía y calor.
La investigación fue encabezada por Murukarthick Jayakodi, especialista en genómica vegetal del Centro de Investigación y Extensión Texas A&M AgriLife en Dallas y profesor asistente del Departamento de Ciencias del Suelo y los Cultivos. Los resultados fueron publicados en la revista Plant Biotechnology Journal.
La zoysia, perteneciente a la especie Zoysia japonica, se cultiva principalmente en las regiones cálidas y de transición climática de Estados Unidos. Su crecimiento denso, carácter perenne y menores requerimientos de mantenimiento han favorecido su utilización como cobertura vegetal, pero su estructura genética había dificultado el desarrollo de herramientas modernas de selección.
Una especie con cuatro juegos de cromosomas
Uno de los principales obstáculos para estudiar esta planta es su condición tetraploide: posee cuatro juegos de cromosomas. A ello se suma un sistema reproductivo de polinización abierta que genera combinaciones genéticas complejas y dificulta identificar cuáles variantes controlan características específicas.
Hasta ahora, los mejoradores debían evaluar numerosas plantas durante varios años en laboratorios, ambientes controlados y parcelas de campo. Ese proceso permite reconocer ejemplares superiores, pero ofrece información limitada sobre los genes responsables de su comportamiento.
El nuevo ensamblaje proporciona una referencia para distinguir las distintas copias cromosómicas y examinar variaciones en la expresión y regulación de los genes. Este tipo de información resulta especialmente importante en plantas poliploides, cuya complejidad también condiciona la investigación de otros cultivos. Un desafío comparable se observa en los trabajos destinados a comprender y modificar los cromosomas del trigo.
El estudio identificó diferencias cromosómicas dentro del genoma de la zoysia que pueden ayudar a explicar la variación entre plantas. La disponibilidad de esta referencia permitirá desarrollar marcadores moleculares vinculados con características agronómicas y seleccionar materiales prometedores desde las primeras etapas del mejoramiento.
Selección temprana de tolerancia al estrés hídrico
Los investigadores concentrarán la siguiente fase del trabajo en localizar genes relacionados con la tolerancia a la sequía, las temperaturas elevadas y otros factores de estrés. El objetivo es transformar la información del genoma en herramientas que permitan predecir el desempeño de diferentes líneas antes de someterlas a largos ciclos de pruebas de campo.
Ambika Chandra, responsable del Programa de Mejoramiento de Céspedes y Paisajes Urbanos de Texas A&M AgriLife, explicó que el sector busca variedades capaces de conservar su color y cobertura con menos agua. La referencia genética no demuestra por sí sola que una determinada planta posea esa capacidad, pero ofrece una base para identificar y comprobar los genes que participan en la respuesta.
La estrategia coincide con otros proyectos que aprovechan mapas genéticos amplios para encontrar características útiles. El desarrollo de un pangenoma mundial del sorgo, por ejemplo, está permitiendo buscar variantes asociadas con la resistencia al calor y la escasez de agua.
En el caso de la zoysia, una selección más precisa podría reducir la cantidad de materiales que deben mantenerse durante años en ensayos y concentrar los recursos en los ejemplares con mayor probabilidad de responder favorablemente. Los investigadores también prevén construir modelos predictivos que relacionen la información genética con el desempeño observado bajo diferentes condiciones ambientales.
Secuenciación de lectura larga para ordenar el genoma
El avance fue posible mediante tecnologías de secuenciación de lectura larga y métodos modernos de ensamblaje. Estas herramientas permiten leer segmentos extensos de ADN y ordenar regiones repetitivas que resultan difíciles de reconstruir cuando el material genético se divide en fragmentos pequeños.
La resolución por haplotipos permite, además, diferenciar las copias heredadas presentes en el organismo. Esa separación es necesaria para investigar cómo las variaciones estructurales y reguladoras influyen sobre el crecimiento, la tolerancia ambiental y otras características de interés.
El aprovechamiento de la diversidad genética también es fundamental en especies agrícolas y vegetales expuestas a condiciones cambiantes. Estudios sobre la diversidad genética de los aguacates centroamericanos han mostrado que los materiales locales pueden conservar rasgos de adaptación ausentes en las variedades comerciales más uniformes.
El ensamblaje de la zoysia servirá como referencia para comparar accesiones y ampliar el conocimiento sobre la diversidad disponible en la especie. Jayakodi y sus colaboradores pretenden desarrollar nuevos marcadores, evaluar colecciones de germoplasma y extender el análisis a otras especies del mismo género.
Aplicaciones para viveros y manejo de áreas verdes
Las variedades derivadas de este trabajo todavía requerirán cruzamientos, evaluaciones agronómicas y validaciones en distintos ambientes. El estudio aporta una herramienta de investigación y mejoramiento, no una nueva variedad lista para su comercialización.
Si los rasgos buscados se confirman en pruebas posteriores, los avances podrían beneficiar a programas de producción de semillas y material vegetativo, viveros especializados y responsables de espacios deportivos o urbanos. Una cobertura que mantenga su calidad con menos riego tendría especial interés en territorios donde la disponibilidad de agua limita el mantenimiento de grandes superficies.
La ganancia genética también depende de comprobar el rendimiento durante varias temporadas. Un análisis reciente de 18 años de mejoramiento de la avena en Illinois ilustra la importancia de medir de forma sostenida cuánto aportan las nuevas líneas frente a las condiciones ambientales y las prácticas de cultivo.
El equipo de Texas A&M AgriLife continuará ahora con la identificación de regiones vinculadas con rasgos concretos y con la creación de marcadores utilizables por los mejoradores. La combinación de información genómica, observaciones de campo y modelos predictivos determinará si la nueva referencia puede traducirse en céspedes con mayor tolerancia ambiental y menores necesidades de agua.
Fuentes referenciales:
Phys.org
Texas A&M AgriLife Today
Plant Biotechnology Journal
