Un equipo internacional de genetistas de plantas identificó árboles de cacao productores de chocolate que son resistentes a un patógeno importante. Los hallazgos señalan el camino para que los obtentores de plantas desarrollen árboles tolerantes a la enfermedad.
por Jeff Mulhollem, Universidad Estatal de Pensilvania
El método utilizado por los investigadores para identificar rápidamente los genes de resistencia podría usarse para cualquier rasgo que tenga un vínculo genético en cualquier planta, según el líder del equipo, Mark Guiltinan, profesor de biología molecular de plantas, Penn State College of Agricultural Sciences. Sostiene que la estrategia representa un gran paso adelante en la búsqueda para desarrollar resistencia a las enfermedades en plantas de larga generación como los árboles .
El foco del estudio fue el árbol tropical Theobroma cacao , la fuente del chocolate. Sus semillas son una exportación importante de muchos países productores en América Central y del Sur, África y Asia, pero cada año, el 30-40% del rendimiento previo a la cosecha se pierde por enfermedades.
Durante mucho tiempo, los científicos han estado tratando de idear formas de reducir esas pérdidas, señaló Guiltinan, y agregó que reforzar la resistencia del cacao a las enfermedades es el enfoque más eficiente y ecológico para el manejo de enfermedades.
Para determinar la mejor manera de aumentar la resistencia al cacao, Guiltinan reunió lo que llamó «un increíble equipo transdisciplinario».
Los investigadores se propusieron medir la susceptibilidad de 60 genotipos genéticamente diversos de cacao a Phytophthora palmivora, un importante patógeno de cacao con importancia mundial, mediante la recolección de muestras de hojas de árboles de cacao en la Colección Internacional del Cacao (CATIE), en Turrialba, Costa Rica.
Se centraron en los árboles de cuatro grupos genéticos: Guayana, Iquitos, Marañón y Nanay, aislados de regiones remotas del Amazonas, que les dan sus nombres.
Los investigadores también recolectaron hojas de árboles que representan cuatro genotipos de interés fuera de estos grupos genéticos: Scavina 6, una fuente conocida de tolerancia a enfermedades de amplio espectro; Imperial College Selection 1, un híbrido trinitario conocido por ser altamente susceptible a la enfermedad; y CATIE R4 y R6, dos genotipos híbridos desarrollados recientemente con fuerte tolerancia a la enfermedad fúngica Moniliophthora roreri, pero que son susceptibles y moderadamente tolerantes, respectivamente, a la podredumbre de la vaina Phytophthora.

Durante el período de muestreo de nueve meses, los investigadores inocularon 1.250 hojas de cacao con el patógeno Phytophthora palmivora y luego analizaron y midieron las lesiones resultantes para evaluar la resistencia a la enfermedad. Identificaron 16 genotipos que mostraban la mayor tolerancia a la enfermedad y otros 16 que consideraron susceptibles. Luego secuenciaron en profundidad los genomas de la mayoría de esos árboles para ver en qué se diferenciaban.
«Secuenciamos los genomas de 31 de esas plantas para permitir un poderoso enfoque de genética de poblaciones, combinado con ideas de teorías evolutivas y ecológicas para descubrir genes candidatos de alta prioridad para resistencia a enfermedades», dijo Guiltinan. «Una vez que identifiquemos los genes de resistencia y sus ubicaciones, daremos ese conocimiento, junto con los marcadores moleculares, a los fitomejoradores «.
Esa información permitirá a los obtentores mejorar la genética del cacao con mayor precisión y rapidez, con el objetivo final de desarrollar sistemas de cultivo de cacao más sostenibles y mejorar el bienestar de los productores de cacao en todo el mundo, dijo Guiltinan.
Este nuevo enfoque para descubrir la base genética de la resistencia a las enfermedades solo es posible debido a los avances en la secuenciación del ADN en los últimos años que han acelerado drásticamente el proceso y reducido los costos, señaló Guiltinan.
Gran parte de la investigación, publicada hoy (6 de diciembre) en Tree Genetics & Genomes , se llevó a cabo en la Instalación Genómica en los Institutos Huck de Ciencias de la Vida de Penn State y por el secuenciador del genoma en el Centro Médico Penn State Hershey.
El salto en la tecnología ha dado paso a una nueva era de investigación de resistencia a las enfermedades para los árboles, que han tenido largos tiempos generacionales y que anteriormente tomaron décadas para mostrar los resultados de la reproducción y la manipulación genética, dijo Guiltinan.
«Ahora, en lugar de estudiar un gen a la vez, estamos estudiando un genoma a la vez. Estamos estudiando miles de genes y la diversidad genética de estos en diferentes genotipos de cacao, estamos en un nivel completamente nuevo».
Las implicaciones de esta investigación se extienden mucho más allá del cacao, sugirió Guiltinan, explicando que este hallazgo podría contribuir en última instancia a mejorar la seguridad alimentaria y económica mundial.
«Una limitación importante para aumentar la producción de alimentos son las pérdidas de cultivos debido a enfermedades de plantas microbianas, que destruyen alrededor del 15 por ciento de la producción total de cultivos del mundo cada año», dijo. «Se necesitan avances en la ciencia del control de enfermedades de las plantas para reducir estas pérdidas relacionadas con la enfermedad , y el descubrimiento de genes de resistencia desbloqueará el poder de la diversidad genética para la reproducción de plantas resistentes del futuro».
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