El cacao, el árbol del chocolate, es uno de los cultivos económicos más importantes del mundo y genera cientos de miles de millones de dólares al año. Sin embargo, el cacao se ve afectado por una variedad de plagas y enfermedades, y algunas estimaciones cifran pérdidas de hasta el 30% al 40% de la producción mundial.
Por Jeff Mulhollem, Universidad Estatal de Pensilvania
Ahora, un equipo dirigido por investigadores de Penn State ha creado un recurso de información genética para ayudar a los fitomejoradores a desarrollar variedades resistentes de cacao que puedan cultivarse de manera sostenible en su Amazonia natal y en otros lugares, como las latitudes tropicales de América Central y del Sur, el Caribe. , África y Asia.
En los hallazgos publicados el 26 de junio en BMC Plant Biology , el equipo describió el Atlas de genes del cacao, un enorme conjunto de datos compilados de transcriptomas replicados que los investigadores comenzaron en 2016.
Los transcriptomas son la parte del genoma del organismo que codifica las proteínas y que los investigadores pueden analizar para determinar cuándo y dónde se activa o desactiva cada gen en las células y los tejidos. El objetivo a largo plazo de los investigadores es acelerar el mejoramiento para desarrollar variedades de cacao de élite de alto rendimiento.
El Atlas de genes del cacao, que contiene 11,2 millones de puntos de datos de expresión genética , es un recurso genómico disponible gratuitamente para el público, según el líder del equipo Mark Guitinan, profesor J. Franklin Styer de botánica hortícola y profesor de biología molecular vegetal en la Facultad de Ciencias Agrícolas de Penn State.
Los investigadores pueden utilizar el atlas para simular cómo la eliminación o mejora de un gen puede influir en la planta, lo que les permite probar hipótesis sin el gasto ni el tiempo que implica cultivar la planta.
«En segundos, el atlas se puede utilizar para mostrar patrones de expresión de cualquier gen del cacao a lo largo del ciclo de vida del cacao; esto ayudará al descubrimiento de genes para rasgos importantes y acelerará el mejoramiento de nuevas variedades de cacao en el futuro», dijo. dicho.
«El atlas se podrá ampliar en el futuro añadiendo nuevos datos a medida que estén disponibles. En definitiva, esperamos que sirva a los productores de cacao del mundo para combatir las enfermedades de las plantas y producir granos de cacao de calidad para la industria».
El cacao se considera a veces un cultivo huérfano porque no hay tantos recursos genéticos disponibles para el árbol del chocolate como para cultivos como el maíz, el arroz o el algodón. Esta investigación cambia esa dinámica, según la coautora principal Evelyn Kulesza, candidata al doctorado en biología vegetal.
«Para esos otros cultivos, ya existen recursos genómicos que los científicos pueden utilizar en diversos análisis genéticos», dijo. «Creamos este recurso que permite a muchos otros científicos del cacao en todo el mundo realizar investigaciones fácilmente. Ampliamos la base de conocimientos y permite a otros científicos que tal vez no tengan el apoyo monetario o el espacio de laboratorio realizar experimentos para probar cómo funcionan diferentes genes. comportarse.»
«Extrajimos ARN y secuenciamos transcriptomas de 123 tejidos y etapas de desarrollo diferentes que representan los principales órganos y etapas de desarrollo del ciclo de vida del cacao «, dijo Thomas. «Además, realizamos varios tratamientos experimentales y cursos temporales para medir la expresión genética en tejidos que responden a factores estresantes bióticos y abióticos».
Para promover un uso más amplio de la información, los investigadores también pusieron a disposición en línea de forma gratuita todos los datos de secuenciación de genes, matrices de mapeo de expresión genética, scripts y otros datos específicos relevantes utilizados para crear el atlas. Los investigadores desarrollaron un navegador de expresión genética con una interfaz gráfica de usuario para mostrar patrones de expresión genética y proporcionar un acceso fácil a los datos en bruto y a los análisis estadísticos.
Más información: Evelyn Kulesza et al, The cacao gene atlas: a transcriptome developmental atlas revela redes genéticas altamente específicas de tejido y reguladas dinámicamente en Theobroma cacao L, BMC Plant Biology (2024). DOI: 10.1186/s12870-024-05171-9
