Investigación en el gen ancestral del maní silvestre

Investigación en el gen ancestral del maní silvestre

Embrapa Recursos Genéticos y Biotecnología (DF), en colaboración con instituciones nacionales e internacionales, han investigado los genes silvestres del maní, que pueden aumentar la resistencia de las plantas cultivadas a estrés  agrícolas.

Es importante indicar que la investigación se basa en especies nativas de Sudamérica, lo que amplía las posibilidades de mejoramiento genético, combinando el conocimiento ancestral con tecnologías de vanguardia.

Estudio del maní

La investigación identificó el gen AdEXLB8, aislado de Arachis duranensis , uno de los ancestros silvestres del cacahuete o maní cultivado. Los estudios han demostrado que la inserción de este gen promueve mecanismos de defensa que pueden ayudar a afrontar diversos desafíos en la agricultura, como sequías, nematodos y hongos.

Los investigadores demostraron que el gen no confiere resistencia directamente, sino que activa un mecanismo conocido como preparación defensiva.

Al respecto, la investigadora de Embrapa Recursos Genéticos y Biotecnología, Ana Brasileiro indicó que "cuando la planta produce este tipo de proteína constantemente, actúa como si estuviera siendo atacada por un patógeno o sometida a estrés ambiental. Así, comienza a vivir en un estado de alerta constante. Haciendo un paralelo con los humanos, es como si tuviéramos tanta adrenalina que siempre estuviéramos listos para una respuesta de «lucha o huida», pero sin gastar demasiada energía".

Otros de los resultados de la investigación, va en línea con que las plantas de tabaco, soja y cacahuete que contenían el gen mostraron mayor tolerancia a la sequía, resistencia a los nematodos agalladores ( Meloidogyne spp .) o mayor tolerancia a enfermedades fúngicas, como Sclerotinia sclerotiorum.

En las raíces con sobreexpresión del gen AdEXLB8, la infección por nematodos se redujo hasta en un 60%. Todo esto se observó sin afectar la productividad ni la calidad del producto final.

La investigación observó que las especies silvestres de Arachis presentaban mayor resistencia, resiliencia y tolerancia a condiciones ambientales adversas, como sequías y salinidad. El material, recolectado y preservado por Embrapa en un programa de conservación liderado por el investigador José Valls, también mostró resistencia natural a diversos agentes patógenos, como hongos y nematodos.

El proceso evolutivo dio lugar a especies silvestres más adaptadas, capaces de soportar entornos hostiles y, por lo tanto, valiosas fuentes de genes de interés para la reproducción y el mejoramiento genético, la investigación y la agricultura.

Fue en ese contexto que la investigadora Patricia Messemberg coordinó la caracterización molecular de dichas especies en la década del 2000, con el objetivo de explorar su potencial para el desarrollo de cultivares de maní más resistentes y adaptados.

Maní más resistente

Para Messemberg las especies silvestres de maní poseen características de rusticidad que se perdieron durante el proceso de domesticación y ya no están presentes en el maní cultivado. "Nuestro trabajo consiste en explorar dicha biodiversidad y transformar este potencial en soluciones para la agricultura".

Señaló que los avances en biotecnología han supuesto un atajo para superar dicho obstáculo y han otorgado valor estratégico a la labor de conservación.

El investigador explicó que "la biotecnología ha contribuido a la inclusión de estas especies silvestres en programas de mejoramiento genético en Brasil y en el extranjero, ya que permite transferir un gen directamente de una planta a una especie comercial sin afectar características como el rendimiento y la calidad".

El equipo de Recursos Genéticos y Biotecnología de Embrapa indagó en los genomas de especies silvestres de Arachis para identificar los genes responsables de esa resiliencia ancestral. Utilizando herramientas genómicas como el análisis del transcriptoma, que, como explicó Brasileiro, es una instantánea de la respuesta molecular de una planta al momento de ser sometida a un estímulo específico, los investigadores buscaron los genes candidatos que podrían estar detrás de la protección.

Innovación

La especie Arachis duranensis, fue aislada del gen, por medio de unas 1.500 muestras (accesiones) preservadas en el banco de genes de Arachis silvestre ubicado en Embrapa Recursos Genéticos y Biotecnología, en Brasilia, DF, Brasil.

Es importante recordar que en 1977, Brasil recibió los primeros materiales de la especie a través de una donación de la Universidad Estatal de Carolina del Norte (NCSU) a Embrapa, que se han preservado en el país desde entonces.

"El gen AdEXLB8 ha demostrado importancia científica ya que está asociado con la resistencia de las plantas a múltiples estreses, lo que demuestra el valor del trabajo de recolección y conservación de germoplasma realizado hace 72 años", indicó el investigador.

Según Messemberg, uno de los aspectos interesantes del proyecto fue establecer un vínculo estrecho entre la recolección y caracterización de germoplasma, y ​​la identificación de genes de Arachis y su aplicación biotecnológica. Agregó diciendo que el modelo, representa la misión principal de Embrapa Recursos Genéticos y Biotecnología, ya se utiliza en centros de investigación internacionales para otros cultivos.

Por su parte la investigadora también señaló que su grupo de investigación participó en iniciativas internacionales pioneras en el uso de marcadores moleculares, el desarrollo de mapas genéticos y la secuenciación del genoma de especies silvestres de Arachis . La base de conocimiento molecular ha permitido que el material conservado esté disponible para diversas aplicaciones prácticas.

Para ella, la evolución de las herramientas genómicas, desde el uso de marcadores moleculares hasta la edición genética, ha abierto una nueva frontera para la investigación, denominada "redomesticación".

En ese sentido, puntualizó que las nuevas herramientas biotecnológicas permiten editar simultáneamente genes estratégicos asociados a la domesticación en una especie silvestre, haciéndola apta para el cultivo en tan solo unas pocas generaciones.


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