Agricultura Botánica y Genética Estados Unidos

La investigación arroja luz sobre las características genómicas que hacen que las plantas sean buenas candidatas para la domesticación


Una nueva investigación publicada esta semana identifica las características genómicas que podrían haber hecho posible la domesticación del maíz y la soja, dos de las especies de cultivos más importantes del mundo.


Universidad Estatal de Iowa


La investigación, publicada el jueves en la revista académica revisada por pares Genome Biology , tiene implicaciones sobre cómo los científicos entienden la domesticación o el proceso mediante el cual los humanos han podido reproducir plantas para obtener rasgos deseables a través de siglos de cultivo. Los investigadores se basaron en vastas cantidades de datos sobre los genomas de maíz y soja y compararon secciones particulares de genomas de especies silvestres y variedades domésticas, y señalaron dónde divergían los genomas más marcadamente.

Investigadores de la Universidad del Estado de Iowa trabajaron con científicos de la Universidad de Georgia, la Universidad de Cornell y la Universidad de Minnesota. Los investigadores estudiaron más de 100 accesiones de comparaciones de maíz con teosinte, sus especies progenitoras. También observaron 302 accesiones de un conjunto de datos de soja silvestre y domesticada.

«Cortamos los genomas en secciones específicas y los comparamos», dijo Jianming Yu, profesor de agronomía y presidente distinguido pionero en la cría de maíz. «Es un nuevo ángulo que no muchos han analizado en relación con la evolución del genoma y la domesticación. Buscamos ‘cambios macro’ o patrones importantes en todo el genoma, y ​​los encontramos».

El cultivo humano creó un cuello de botella en el material genético asociado con el maíz y la soja, dijo Yu. Como los humanos seleccionaron para rasgos particulares que encontraron deseables en sus cultivos, limitaron la variación genética disponible en el genoma de la planta. Sin embargo, los investigadores encontraron varias áreas en los genomas de las especies involucradas en el estudio donde las divergencias del genoma parecían concentrarse.

«Estos patrones en los cambios de base en todo el genoma ofrecen información sobre cómo la domesticación afecta la genética de las especies», dijo Jinyu Wang, el primer autor del artículo y un estudiante graduado en agronomía.

La variación en las bases de nucleótidos entre las especies silvestres y domesticadas apareció más pronunciada en las porciones no genéticas de los genomas, o en las partes de los genomas que no codifican proteínas. El estudio también encontró una mayor variación en las regiones pericentroméricas, o en áreas cercanas al centrómero de los cromosomas, y en áreas de alta metilación, o áreas en las que se agregan grupos metilo a una molécula de ADN. La metilación puede cambiar la actividad de un segmento de ADN sin cambiar su secuencia.

El estudio examinó la aparición de mutaciones en los genomas de los cultivos domesticados y sus especies progenitoras.

«Ahora creemos que es probable que los buenos candidatos para la domesticación, como el maíz y la soja, ocupen un lugar intermedio en su voluntad de mutar», dijo Xianran Li, profesor adjunto asociado de agronomía y coautor del estudio.

«Si no hay mutación, entonces todo sigue igual y no tenemos evolución», dijo Yu. «Pero demasiadas mutaciones pueden acabar con una especie «.

Los hallazgos del estudio apuntaron a vínculos importantes entre la radiación UV del sol y la evolución del genoma . La radiación UV es un mutágeno natural y deja una huella especial cuando se produce, dijo Yu. Los autores del estudio encontraron muchas más de estas huellas en el maíz y la soja modernos que sus parientes silvestres.


Información de la revista: Biología del genoma.Proporcionado por la Universidad Estatal de Iowa

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