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Un estudio molecular masivo revela la evolución y diversificación de las legumbres


Un estudio dirigido por el profesor de biología de la Universidad estadounidense de Penn State, Hong Ma, ha revelado un historial de duplicaciones del genoma completo en el árbol genealógico de las leguminosas, que incluye judía, soja, maní y otros cultivos de importancia económica. 


El estudio también ayudó a descubrir la evolución de genes involucrados en la fijación de nitrógeno, un rasgo clave probablemente importante en la expansión evolutiva y la diversificación de las leguminosas y vital para su uso como “abono verde” en la agricultura.

Hon Ma explica que “las legumbres constituyen la tercera familia más grande de plantas con flores y son increíblemente diversas, desde pequeñas hierbas hasta árboles gigantes. Son cultivos alimentarios esenciales tanto para los seres humanos como para el ganado, se pueden utilizar como madera y tienen muchos otros usos. Quizás lo más importante es que pueden ‘fijar’ nitrógeno, extrayendo el nutriente vital de la atmósfera y almacenándolo en nódulos en sus raíces en una relación simbiótica con las bacterias del suelo, lo que los hace importantes como abono verde para mejorar la salud del suelo“.

Para reconstruir el árbol genealógico, los investigadores compararon la secuencia de ADN de más de 1.500 genes de 463 especies de leguminosas diferentes, incluidas 391 especies recién secuenciadas, que abarcan la diversidad de esta gran familia de plantas. Analizaron secuencias de genes de los transcriptomas de la mayoría de las 463 especies y un pequeño número de genomas completos secuenciados superficialmente de toda la diversidad de leguminosas. En todo el árbol genealógico de las leguminosas, los investigadores identificaron pruebas sólidas de 28 eventos separados de duplicación del genoma completo. Las dos subfamilias más grandes representan más de 17.000 especies de leguminosas e incluyen todas las que pueden fijar nitrógeno.

“Este es el estudio más grande de este tipo para una sola familia de plantas”, explica Ma. “Hicimos todo lo posible para muestrear tantas especies como pudimos para obtener una representación amplia de la familia de las leguminosas, pero a menudo es difícil obtener especímenes bien conservados de los que podamos extraer ADN o ARN, especialmente para las especies que se encuentran en ubicaciones remotas. Tener esta amplia representación de especies nos permitió construir el árbol genealógico de genes nucleares más detallado para las leguminosas hasta la fecha “.

Además de ayudar a los investigadores a comprender la evolución y diversificación de las leguminosas, el nuevo árbol genealógico de las leguminosas ayuda a aclarar la relación entre las plantas de cultivo y sus parientes silvestres. Aunque a menudo se conocen parientes cercanos de cultivos agrícolas importantes, el estudio de primos silvestres más distantes podría revelar rasgos que podrían explotarse para ayudar a las plantas a prosperar en entornos cambiantes y resistir enfermedades o plagas de insectos.

Más información en Penn State University News.



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