La alfalfa, una importante leguminosa forrajera, desempeña un papel fundamental en la agricultura sostenible, ya que proporciona recursos ganaderos y promueve la salud del suelo. Sin embargo, su productividad y viabilidad pueden verse gravemente afectadas por enfermedades como la antracnosis, causada por el hongo Colletotrichum trifolii. El desarrollo de variedades de alfalfa resistentes a esta enfermedad es actualmente una prioridad en la ciencia de los cultivos forrajeros, ya que reduce la necesidad de tratamientos químicos y garantiza rendimientos estables. El reto reside en identificar e incorporar eficazmente los rasgos genéticos responsables de esta resistencia en las nuevas variedades.
Investigadores del Instituto Nacional de Investigación para la Agricultura, la Alimentación y el Medio Ambiente (INRAE) de Francia han identificado seis regiones genéticas específicas, incluyendo dos importantes en el cromosoma 8, que explican el 58 % de la resistencia de la alfalfa a la antracnosis. El estudio también reveló que el uso de marcadores genéticos puede predecir la resistencia de la alfalfa a la antracnosis con una precisión del 85 %, lo que acelera significativamente los esfuerzos de mejoramiento, según informó la Sociedad Americana de Agronomía en un comunicado.
Investigaciones recientes del INRAE han logrado avances significativos en la lucha contra la antracnosis en la alfalfa. Esta investigación tuvo como objetivo identificar los genes responsables de la resistencia y explorar el potencial del uso de marcadores genéticos para predecir la resistencia en los programas de mejoramiento.
Aunque se sabía que la resistencia a la antracnosis era un rasgo oligogénico, es decir, controlado por unos pocos genes clave, su ubicación exacta en el genoma de la alfalfa seguía siendo en gran medida desconocida. Los científicos evaluaron primero la resistencia a la antracnosis de una gran colección de 417 cultivares y líneas de mejoramiento de alfalfa, observando cuántas plantas de cada grupo mostraban resistencia. Posteriormente, utilizaron herramientas genéticas avanzadas, en concreto la genotipificación por secuenciación (GBS), para obtener los perfiles genéticos de 380 de estas accesiones. La GBS consiste en secuenciar una porción representativa del ADN de un organismo para identificar polimorfismos de un solo nucleótido (SNP), que son variaciones en un único punto de la secuencia de ADN que pueden servir como marcadores genéticos.
Con estos datos genéticos, el equipo realizó un estudio de asociación de todo el genoma (GWAS). El GWAS es un método eficaz que analiza todo el genoma para encontrar asociaciones entre marcadores genéticos específicos (como los SNP) y un rasgo particular, en este caso la resistencia a la antracnosis. Este proceso ayuda a identificar loci de rasgos cuantitativos (QTL), que son regiones de los cromosomas que contienen genes que influyen en un rasgo específico.
El estudio halló una amplia gama de resistencia a la antracnosis entre las accesiones de alfalfa, y las nuevas variedades y materiales de mejoramiento mostraron, en general, mayor resistencia que las antiguas. Las accesiones americanas mostraron la mayor resistencia, aunque algunas accesiones europeas también mostraron buenos resultados.
El análisis GWAS identificó con éxito seis QTL que, en conjunto, explicaban el 58 % de la variación en la resistencia a la antracnosis. Dos de estos QTL principales se ubicaron en el cromosoma 8. También se detectaron cuatro QTL adicionales, cada uno con una contribución inferior al 5 % de la variación. Uno de estos QTL secundarios se localizó cerca del gen principal de resistencia en el cromosoma 4 en Medicago truncatula, una planta estrechamente relacionada que se utiliza a menudo como especie modelo para la alfalfa. La presencia de una región de resistencia similar en la alfalfa sugiere un mecanismo genético conservado para la resistencia a la antracnosis en estas especies relacionadas.
Además de identificar estas regiones genéticas específicas, el estudio INRAE también evaluó el desempeño de la «predicción genómica» de la resistencia a la antracnosis.
La predicción genómica utiliza información genética de un gran número de marcadores a lo largo del genoma para predecir el rendimiento de los individuos o de su descendencia antes de su desarrollo físico y evaluación. Esto permite ciclos reproductivos significativamente más rápidos. La capacidad predictiva de la resistencia a la antracnosis en este estudio fue sorprendentemente alta, alcanzando el 85 %. Esta alta capacidad predictiva es particularmente notable en comparación con intentos previos de mejoramiento genómico de alfalfa.
Estudios anteriores que también utilizaron genotipificación por secuenciación (GBS) y examinaron la predicción genómica a menudo informaron una precisión de predicción menor para rasgos más complejos, como el rendimiento o la tolerancia al estrés.
Por ejemplo, un estudio sobre selección genómica para el rendimiento de alfalfa encontró precisiones predictivas en el rango de 0,30 a 0,35, mientras que un estudio centrado en la tolerancia a la sequía y la salinidad informó capacidades predictivas superiores a 0,20 para algunos entornos, pero también señaló complicaciones debido al rápido “decaimiento del desequilibrio de ligamiento” (la tendencia de los marcadores genéticos ubicados cerca uno del otro en un cromosoma a heredarse juntos, lo que puede disminuir rápidamente a lo largo de varias generaciones en la alfalfa debido a su genética compleja).
La precisión significativamente mejorada de la resistencia a la antracnosis en el estudio actual sugiere que para rasgos como la resistencia a las enfermedades, que pueden ser controlados por menos genes esenciales, la predicción genómica puede ser extremadamente efectiva.
Los resultados del INRAE son muy prometedores. No solo proporcionan la ubicación precisa de los genes de resistencia a la antracnosis en la alfalfa, sino que también demuestran el gran potencial del uso de marcadores moleculares y la predicción genómica para mejorar eficazmente la resistencia a enfermedades en futuros programas de mejoramiento genético de la alfalfa. Este trabajo, que se basa en el creciente conocimiento de la investigación genómica sobre la alfalfa, sienta las bases para el desarrollo de variedades de alfalfa más resistentes y productivas, contribuyendo así a sistemas agrícolas más sostenibles.
Fuente: Sociedad Americana de Agronomía.
