Los investigadores han descubierto la región genética responsable del despliegue en las moras de un tipo de autoprotección puntiaguda: las espinas.
por Maddie Johnson, Universidad de Arkansas
Las espinas pueden arañar a los recolectores y dañar la fruta, lo que convierte a las variedades de mora sin espinas en la opción preferida en el mercado estadounidense. Ahora, un equipo de investigadores ha identificado la ubicación genética detrás de ellas, allanando el camino para que los fitomejoradores aceleren el desarrollo de variedades sin espinas.
El trabajo se publica en la revista G3: Genes, Genomes, Genetics .
Margaret Worthington, profesora asociada de mejoramiento y genética de frutas de la Estación Experimental Agrícola de Arkansas, el brazo de investigación de la División de Agricultura del Sistema Universitario de Arkansas y la Facultad Dale Bumpers de Ciencias Agrícolas, Alimentarias y de la Vida de la Universidad de Arkansas, supervisó el proyecto.
Worthington dijo que los cultivadores de moras no han tenido la información genética necesaria para identificar por qué algunas plantas carecen de lo que técnicamente se conoce como espinas, pero que comúnmente se llaman espinas.
Todas las variedades de mora comercializadas en fresco son tetraploides, lo que significa que tienen cuatro copias de cada cromosoma, a diferencia de las dos copias de los humanos. Este mayor número de copias dificulta el análisis genético .
Nadie conocía el locus genético, o la ubicación de un gen en un cromosoma, del rasgo espinoso, lo que lo convertía en un objetivo obvio para trabajar, según Worthington. Lleva haciéndolo desde 2016.
Worthington dijo que, según su conocimiento, los resultados revelan «el primer marcador diagnóstico para cualquier rasgo que se haya desarrollado y publicado en BlackBerry».
Ellen Thompson, coautora del estudio y directora global de mejoramiento y desarrollo de Rubus en Hortifrut Genetics, también destacó la importancia del trabajo.
«Estos son los primeros marcadores disponibles públicamente en el mundo, desarrollados para moras de mercado fresco y para procesamiento», afirmó. «Los marcadores ahorran tiempo y dinero, permitiendo a los obtentores tomar decisiones más rápidamente, incluso antes de plantar las plántulas en el campo».
«Si bien el programa de mejoramiento de moras de Hortifrut Genetics ya es 100% libre de espinas, algo que muchas otras empresas intentan lograr, el uso de estos marcadores para el cribado de plántulas de alto rendimiento nos permite incorporar características diversas y rústicas del germoplasma espinoso, estudiar las tasas de segregación con mayor rapidez e identificar los fenotipos deseables asociados libres de espinas en una etapa muy temprana», afirmó.
Worthington dijo que espera que las investigaciones futuras puedan ir más allá de identificar el locus y localizar con precisión el gen causal del rasgo espinoso.
Determinación de la composición genética
El equipo de investigación utilizó un estudio de asociación genómica para determinar el locus responsable de la ausencia de espinas. El genoma se refiere al conjunto completo de información genética de la planta de mora. Los investigadores recopilaron ADN de un total de 374 variedades de mora, algunas con la característica de espinas y otras sin ella.
Estas muestras de ADN se analizaron posteriormente mediante genotipificación, un proceso de alta precisión que consiste en buscar e identificar variaciones en el código genético que podrían influir en el rasgo espinoso. Si estas variaciones, conocidas como polimorfismos de un solo nucleótido (SNP), están significativamente asociadas con el rasgo, esto sugiere que un gen en esa zona podría estar influyéndolo.
Estos SNP, también conocidos como marcadores, son los que apuntan a la región asociada con el rasgo en cuestión.
Worthington dijo que el uso de marcadores genéticos se está adoptando más recientemente para las moras y las frambuesas, pero este tipo de desarrollo está más avanzado cuando se trata de cultivos en hileras como el arroz y la soja.
«Los marcadores genéticos se utilizan ampliamente en cultivos en hileras para seleccionar características como resistencia a enfermedades, fecha de corte o floración y otros rasgos de interés», dijo.
Espada de doble filo
Worthington dijo que otro hallazgo clave del estudio fue la falta de variación genética alrededor del cromosoma Ra04, lo que conduce a un «bloqueo de desequilibrio de ligamiento», o una región donde los marcadores genéticos tienen más probabilidades de heredarse juntos que por casualidad.
En el caso del gen sin espinas incluido en este bloque, esto significa que a menudo se transmite de la planta madre a la planta hija junto con muchos otros genes, incluidos rasgos indeseables como alta acidez, falta de tolerancia al frío y tallos que no crecen erguidos a menos que se los apoye.
Worthington explicó que, al seleccionar plantas sin espinas de forma tan específica, se han incorporado estos rasgos negativos y se ha perdido la variación en torno al locus. Añadió que realizar cruces con plantas espinosas podría contribuir a recuperar la variación.
La autora principal del estudio, Carmen A. Johns, es una asistente de mejoramiento de frutas que trabaja con Worthington, y el proyecto sirvió como su tesis de maestría.
Worthington señaló que los colaboradores del proyecto de la Iniciativa de Investigación de Cultivos Especializados «Herramientas para el Mejoramiento Asistido por Genómica de Poliploides: Desarrollo de un Recurso Comunitario» ayudaron a desarrollar las herramientas de análisis genético y bioinformático que hicieron posible el proyecto.
Los coautores Alexander Silva y Thomas Chizk estuvieron especialmente involucrados en el trabajo bioinformático detrás del estudio.
El investigador Hudson Ashrafi dijo que el hallazgo de un locus sin espinas en el estudio permite a los criadores evitar «esperar años para fenotipar cañas maduras, lo que reduce la duración del ciclo de reproducción… y mejora la eficiencia de la selección de moras sin espinas».
El proceso de fenotipado implica medir los rasgos observables de una planta y luego seleccionar los organismos con el rasgo deseable para el mejoramiento futuro.
Más información: Carmen A. Johns et al., Control genético de las espinas en la zarzamora tetraploide, G3: Genes, Genomas, Genética (2025). DOI: 10.1093/g3journal/jkaf065
