Cosechando genes para mejorar las sandías
Cuando mucha gente piensa en sandía, probablemente piensa en Citrullus lanatus, la sandía cultivada con fruta roja dulce y jugosa que se disfruta en todo el mundo como postre. De hecho, la sandía es una de las frutas más populares del mundo, sólo superada por el tomate, que muchos consideran una verdura. Pero hay otras seis especies salvajes de sandías, todas ellas con frutos pálidos, duros y amargos.
Las siete especies de sandías tienen una diversidad increíble.
Xingping Zhang/Syngenta
Los investigadores han realizado un análisis exhaustivo de los genomas de las siete especies, creando un recurso que podría ayudar a los fitomejoradores a encontrar genes de la sandía silvestre que ofrezcan resistencia a las plagas, enfermedades, sequías y otras dificultades, y a mejorar aún más la calidad de los frutos. La introducción de estos genes en la sandía cultivada podría dar lugar a sandías dulces de alta calidad, capaces de crecer en climas más diversos, lo que será especialmente importante a medida que el cambio climático desafíe cada vez más a los agricultores.
"Mientras los humanos domesticaban la sandía durante los últimos 4.000 años, seleccionaban frutas rojas, dulces y menos amargas", dijo Zhangjun Fei, miembro del cuerpo docente del Instituto Boyce Thompson y co-líder del esfuerzo internacional.
Como se describe en un artículo publicado en Nature Genetics el 1 de noviembre, los investigadores hicieron estos hallazgos usando un proceso de dos pasos. En primer lugar, crearon una versión mejorada de un "genoma de referencia", que es utilizado por científicos y obtentores de plantas para encontrar nuevas e interesantes versiones de genes de sus especímenes.
"Desafortunadamente, a medida que la gente hacía las sandías más dulces y rojas, la fruta perdía algunas habilidades para resistir enfermedades y otros tipos de estrés", dijo Fei, quien también es profesor adjunto de la Facultad de Ciencias de Plantas Integradoras de la Universidad de Cornell.
Fei co-lideró la creación del primer genoma de referencia de la sandía utilizando una variedad cultivada en Asia Oriental llamada'97103', que fue publicada en 2013.
"Ese primer genoma de referencia se hizo usando tecnologías de secuenciación de lectura corta más antiguas", dijo Fei. "Utilizando las actuales tecnologías de secuenciación de larga duración, hemos sido capaces de crear un genoma de mayor calidad que será una referencia mucho mejor para la comunidad de la sandía".
Luego, el grupo secuenció los genomas de 414 sandías diferentes que representaban las siete especies. Comparando estos genomas tanto con el nuevo genoma de referencia como entre sí, los investigadores pudieron determinar la relación evolutiva de las diferentes especies de sandías.
"Un descubrimiento importante de nuestro análisis es que una especie silvestre que se utiliza ampliamente en los programas de reproducción actuales, C. amarus, es una especie hermana y no un antepasado como se creía ampliamente", dijo Fei.
De hecho, los investigadores encontraron que la sandía cultivada era domesticada mediante la reproducción de la amargura y el aumento de la dulzura, el tamaño del fruto y el color de la pulpa. Las variedades modernas se han mejorado aún más en los últimos cientos de años al aumentar la dulzura, el sabor y la textura crujiente. Los investigadores también descubrieron regiones del genoma de la sandía que podrían ser explotadas para seguir mejorando la calidad de la fruta, por ejemplo haciéndola más grande, dulce y crujiente.
En los últimos 20 a 30 años, los fitomejoradores han cruzado la sandía cultivada con la especie hermana C. amarus y otros dos parientes silvestres, C. mucusospermus y C. colocynthis, para hacer que la sandía de postre sea más resistente a las plagas de nematodos, a la sequía y a enfermedades como la marchitez del Fusarium y el mildiú polvoriento.
Este tipo de mejoras utilizando parientes silvestres es lo que excita a Amnon Levi, genetista de investigación y criador de sandías en el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, Servicio de Investigación Agrícola, Laboratorio de Verduras de los Estados Unidos en Charleston, Carolina del Sur. Levi es coautor del artículo y proporcionó el material genético para muchas de las sandías utilizadas en el estudio.
"La sandía dulce tiene una base genética muy estrecha", dice Levi. "Pero hay una gran diversidad genética entre las especies silvestres, lo que les da un gran potencial para contener genes que les dan tolerancia a las plagas y al estrés ambiental".
Levi planea trabajar con BTI para descubrir algunos de estos genes silvestres que podrían utilizarse para mejorar la sandía del desierto, especialmente para la resistencia a las enfermedades.
"La sandía es susceptible a muchas enfermedades y plagas tropicales, y se espera que sus áreas de distribución continúen expandiéndose junto con el cambio climático", dice Levi. "Queremos ver si podemos traer de vuelta algunos de estos genes salvajes de resistencia a las enfermedades que se perdieron durante la domesticación."
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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