Un equipo internacional de investigadores ha desbloqueado un análisis genómico a gran escala de Setaria o mijo cola de zorra, un importante cultivo de cereales.
por la Universidad de Nueva York
El estudio, dirigido por investigadores de la Academia China de Ciencias Agrícolas y que incluye a científicos de la Universidad de Nueva York, avanza nuestra comprensión de la domesticación y evolución del mijo cola de zorra, así como la base genética de rasgos agrícolas importantes.
«Se considera que el mijo cola de zorra es la base de la civilización china temprana», dijo Michael Purugganan, profesor de biología de plata en la Universidad de Nueva York y la Universidad de Nueva York en Abu Dabi, y coautor principal del estudio. «Además, debido a que es un cultivo que puede crecer en una amplia gama de entornos, incluidas las tierras áridas, tiene el potencial de ser importante para la seguridad alimentaria bajo el cambio climático « .
El mijo cola de zorra es uno de los cultivos de granos domesticados más antiguos del mundo y ha sido cultivado por humanos durante aproximadamente 11,000 años. Ocupó una posición dominante en la agricultura china antes de la introducción de prácticas agrícolas de altos insumos como el riego y los fertilizantes químicos. El grano rico en proteínas, que emplea la fotosíntesis C4, una forma de fotosíntesis altamente eficiente que lo ayuda a adaptarse a diferentes entornos , es resistente a la sequía y puede prosperar en suelos con pocos nutrientes.
«Las plantas C4 constituyen solo alrededor del 3% de las especies de plantas con flores, pero sorprendentemente contribuyen a aproximadamente el 25-30% de la producción mundial de biomasa. La complejidad de los genomas de la mayoría de las especies C4 ha planteado desafíos para los estudios fundamentales y la reproducción, pero Setaria sirve como un sistema modelo ideal para estudiar plantas fotosintéticas C4 en investigación genómica y genética», dijo Xianmin Diao, profesor del Instituto de Ciencias de Cultivos de la Academia China de Ciencias Agrícolas, coautor principal del estudio y científico que organizó el estudio. .
En su estudio publicado en la revista Nature Genetics , los investigadores establecieron el pan-genoma de Setaria, el conjunto completo de genes de la especie, ensamblando 110 genomas representativos de una colección mundial de 1844 especies de Setaria. Realizaron estudios genéticos a gran escala para 68 rasgos en 22 entornos en 13 ubicaciones geográficas, cada uno con condiciones climáticas distintas, identificando genes potenciales y paneles de marcadores de cómo ha evolucionado y mejorado el mijo cola de zorra en diferentes sitios geográficos. Por ejemplo, los investigadores encontraron que el gen SiGW3 regula el rendimiento de grano del mijo cola de zorra.
También construyeron la primera secuencia del genoma basada en gráficos de Setaria, que ofrece información sobre la variación genómica entre Setaria silvestre y cultivada. Esta comprensión más profunda de la variación genómica integral equipa a los investigadores con valiosas herramientas genéticas para realizar investigaciones biológicas y esfuerzos de mejoramiento.
«Este documento es un hito importante , ya que allana el camino para la próxima generación de estudios de genómica comparativa que pueden ayudar a descifrar el mecanismo molecular de la fotosíntesis C4. La genómica comparativa a gran escala, el estudio de asociación del genoma completo y los estudios de selección genómica de Setaria no solo brinda oportunidades para el descubrimiento de genes y avances en el mejoramiento del mijo cola de zorra, sino que también ofrece información sobre otros cultivos para mejorar la seguridad alimentaria mundial», agregó Diao.
«Comprender la base genética que subyace a la domesticación y mejora del mijo cola de zorra, junto con estas importantes características agrícolas, tiene un potencial significativo para su mejora. Con nuestro genoma basado en gráficos, podemos estimar las características relacionadas con la calidad del grano y el rendimiento potencial, proporcionando vías para cultivo de mijo cola de zorra para la adaptación al cambio climático«, dijo Qiang He, investigador postdoctoral en el Instituto de Ciencias de Cultivos de la Academia China de Ciencias Agrícolas y primer autor del estudio.
Más información: Un genoma basado en gráficos y una variación del pangenoma de la planta modelo Setaria, Nature Genetics (2023). DOI: 10.1038/s41588-023-01423-w
