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Las uvas del mar de Okinawa revelan secretos de la evolución de las plantas


Si alguna vez has cenado en la isla tropical de Okinawa, Japón, es posible que tu plato haya sido adornado por un notable montón de algas marinas, cada hebra adornada con pequeñas burbujas verdes. Conocida como umi-budo o uvas marinas, la merienda salada combina bien con arroz, sashimi y un vaso alto de cerveza. 


Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa


Pero umi-budo es más que un acompañamiento icónico; Es un cultivo básico para los agricultores de Okinawa. Investigadores del Instituto de Graduados de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST) recientemente decodificaron el genoma de la uva marina para aprender sobre la morfología única de la planta y ayudar a los agricultores a cultivar adecuadamente las algas suculentas.

«Muchos agricultores enfrentan problemas debido a que las uvas de mar crecen pobremente. Hoy en día, no saben por qué ocurren tales problemas», dijo la Dra. Asuka Arimoto, primera autora del estudio y becaria postdoctoral en la Unidad de Genómica Marina OIST, dirigida por el Prof. Noriyuki Satoh. «Nuestros datos genómicos pueden mostrarles qué genes están causando tales problemas». Con un catálogo de todos los genes que controlan el crecimiento de la uva de mar, dijo Arimoto, los investigadores podrían ayudar a los agricultores a diagnosticar plantas deficientes cuando surgen. La investigación también podría ayudar a frenar la propagación de algas verdes estrechamente relacionadas, que dañan el medio ambiente al eliminar las variedades de plantas locales en el Mar Mediterráneo y el Pacífico.

El estudio, publicado el 28 de febrero de 2019 en DNA Research , utilizó uvas de mar de muestra de la Cooperativa Pesquera Onna Village, cuyos invernaderos están ubicados a la vuelta de la esquina del campus OIST. Los científicos descifraron el genoma completo de la uva marina y lo compararon con 15 genomas vegetales publicados, recolectados de algas unicelulares , un tipo de musgo, arroz y berro. La investigación reveló genes clave que permiten que las uvas de mar, un organismo unicelular, adquieran su forma compleja, y demostraron la utilidad de usar las algas para explorar procesos evolutivos en plantas verdes.

«Recientemente, otros países han comenzado a cultivar esta y otras especies relacionadas de algas verdes», dijo Arimoto. «Creo que esta información genómica podría ayudar a su desarrollo futuro, así como a la prefectura de Okinawa».

Las uvas del mar de Okinawa revelan secretos de la evolución de las plantas.
Umi-budo don es un plato tradicional de Okinawa preparado con las algas umi-budo. Las algas se sirven sobre arroz con erizos de mar, huevas de salmón y salsa sanbaisu, hechas de partes iguales de salsa de soja, vinagre y mirin. Crédito: OIST

Colección de Genes Crea «Puchi Puchi»

Las diminutas bolas verdes se ramifican desde el tallo central de la planta de umi-budo, y cuando se mastican, estas orbes pequeñas explotan en un estallido de bondad salada. En japonés, esta textura sensacional se conoce como «puchi puchi», una onomatopeya que imita el sonido de los pequeños pops. La Unidad de Genómica Marina tenía curiosidad por saber cómo una planta formada por una sola célula podría crecer en una forma tan fantástica, otorgando así a las uvas de mar su textura singular.

«Cuando comenzamos el proyecto, no había genomas de algas verdes [descodificadas]», dijo Arimoto. «No se sabía completamente cuántos genes están presentes en las algas verdes y qué hormonas vegetales están presentes para impulsar el desarrollo». Los investigadores lograron descifrar un genoma de alta calidad de una planta de umi-budo y lo compararon con los genomas de plantas conocidos para ver si ciertos genes aparecían en diferentes cantidades entre ellos.

Los resultados sugieren que las uvas marinas contienen un conjunto expandido de genes que se cree que descienden de un conjunto genético encontrado en un ancestro común de las plantas verdes. Entre estos genes se encuentran los que codifican para los reguladores de transporte nuclear, proteínas que ayudan a controlar cómo se mueve la información entre los núcleos y el citosol, el líquido en el que flotan los orgánulos de una célula. En organismos multicelulares, los reguladores de transporte ajustan las células enteras para que solo reciban ciertas señales, como un dial en una radio. En umi-budo, un organismo unicelular, las proteínas hacen lo mismo para los núcleos individuales de la célula.

Las uvas del mar de Okinawa revelan secretos de la evolución de las plantas.
La Unidad de Genómica Marina secuenció el genoma de las plantas de umi-budo suministradas por la Cooperativa Pesquera de Onna Village. Los datos deberían ayudar a los agricultores a comprender mejor por qué algunas plantas crecen bien (izquierda) y otras se desarrollan pobremente (derecha). Crédito: OIST

El mecanismo permite que las células individuales adquieran formas complejas a pesar de la falta de membranas celulares para separar una región de la siguiente. Sin los reguladores del transporte nuclear, las uvas de mar no podrían crecer en sus grupos de firmas.

En comparación con otras algas verdes, las uvas marinas también tienen genes adicionales para codificar proteínas homeobox, que ayudan a regular el desarrollo físico de las plantas. Las proteínas homeobox cambian los genes críticos para activarlos o desactivarlos, dijo Arimoto, que desencadena los procesos celulares y da forma a la estructura anatómica de un organismo a lo largo de la línea.

Ayudando a los granjeros de uva de mar en Okinawa y más allá

En el futuro, la Unidad de Genómica Marina espera analizar la expresión genética como ocurre a lo largo del ciclo de vida de la uva marina. Por ejemplo, la evidencia sugiere que los genes específicos de la homeobox se expresan en gran medida en los pólenes y los huevos de las plantas terrestres. Pueden tener una importancia similar en las etapas tempranas de la vida del umi-budo. A medida que el cultivo de la uva marina arraiga más allá de Okinawa y del Pacífico, estos datos genómicos podrían ayudar a los agricultores a establecer estrategias de crecimiento más efectivas.

Mientras los investigadores de OIST trabajan con umi-budo en el laboratorio, los amantes de la comida pueden seguir ordenando las deliciosas algas en los restaurantes de todo Japón, probablemente con un aliño ligero de vinagre, mirin y salsa de soja. Oishi!


Más información: Asuka Arimoto et al. Un genoma macroalgal sifónico sugiere funciones convergentes de los genes homeobox en algas y plantas terrestres, DNA Research (2019). DOI: 10.1093 / dnares / dsz002Proporcionado por el Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa


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