Un estudio de Illinois revela los secretos genéticos del aperitivo favorito de los estadounidenses

En su forma más simple, las palomitas de maíz son bastante sencillas. La mayoría de las variedades de supermercado ofrecen la posibilidad de elegir entre dos colores de grano, amarillo o blanco, y dos formas de grano, puntiagudo o perlado. Cuando se revientan, los copos suelen adoptar una de estas dos formas: seta o mariposa. Pero las palomitas son mucho más de lo que parece. Una nueva investigación de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign revela una gran diversidad sin explotar en el código genético de las palomitas.

Analizando 320 líneas de palomitas de maíz disponibles públicamente, los investigadores de ciencias de los cultivos hallaron variaciones en más de 308.000 puntos del genoma. Esta diversidad puede traducirse o no en una mayor variedad de palomitas para los consumidores, pero algunas de las diferencias podrían ser importantes para mejorar el rendimiento agronómico del cultivo.

"Esto podría ser útil si las empresas de palomitas quisieran introducir material para diversificar su germoplasma, lo que es muy importante para aspectos como la resistencia a enfermedades y la tolerancia a herbicidas. Hay que seguir trabajando para identificar los rasgos de interés, pero este conjunto de datos abre esas posibilidades", dice el coautor del estudio Tony Studer, profesor asociado y mejorador de palomitas de maíz en el Departamento de Ciencias de los Cultivos, que forma parte de la Facultad de Ciencias Agrícolas, del Consumidor y Medioambientales de Illinois.

El equipo de Studer documentó las diferencias genéticas en un proceso conocido como genotipado por secuenciación, que reduce el enfoque de los esfuerzos de secuenciación genética a las partes del genoma más repletas de información. Las diferencias, o polimorfismos, entre las líneas de maíz se dieron a nivel de nucleótidos individuales, los componentes básicos del ADN.

Poblaciones de maíz

Tras identificar cientos de miles de diferencias, el equipo pudo agrupar las líneas de maíz por patrones de polimorfismos de nucleótido único (SNP), lo que permitió a los investigadores hacer inferencias sobre el parentesco. Según el análisis, las palomitas norteamericanas se dividen en dos grupos: Uno compuesto principalmente por tipos amarillos perlados, y un segundo grupo por tipos blancos puntiagudos y latinoamericanos.

"Agrupar las palomitas en función de las similitudes genéticas nos permite observar la diversidad presente en cada grupo y predecir mejor el rendimiento de los cruces entre líneas. Además, si se descubre que un gen mejora el rendimiento, conocer su pertenencia a un grupo ayudará a los mejoradores a incorporarlo a su programa, algo que espero que las empresas de palomitas aprovechen para mejorar sus productos tanto del lado del consumidor como del cultivador", dice Madsen Sullivan, estudiante de doctorado en ciencias de los cultivos y primera autora del estudio.

Los resultados mostraron un alto nivel de endogamia entre las palomitas perladas amarillas. Esto significa una menor diversidad genética y un mayor parentesco entre ese grupo. Aunque esto ha dado lugar a mejores características de las palomitas, es probable que el material del otro grupo contenga versiones de genes que podrían ser útiles pero que no están presentes en las palomitas perladas amarillas.

El análisis también proporciona un punto de partida desde el que desvelar la larga historia del movimiento de las palomitas por Norteamérica y el mundo. Según Studer, es probable que los primeros consumidores de maíz lo comieran tostado y no con mantequilla en la mazorca. Studer está trabajando en un estudio de seguimiento para rastrear los primeros orígenes de las palomitas.

Desmitificar la tolerancia de las palomitas a los herbicidas

Una vez descifrado el código genético de las palomitas, los investigadores estaban ansiosos por abordar un antiguo misterio relacionado con las etiquetas de aplicación de herbicidas. El nicosulfurón lleva matando las malas hierbas en los campos de maíz desde principios de los años 90, pero sólo está indicado para los híbridos de grano amarillo; se advierte específicamente a los agricultores de que no lo utilicen en las palomitas de grano blanco.

"Eso fue una señal de alarma para mí, porque el color del grano no debería tener nada que ver con la sensibilidad a los herbicidas", dice el coautor Marty Williams, ecologista del USDA-ARS y profesor afiliado de ciencias de los cultivos en Illinois. "El color del grano está controlado por genes en una parte completamente diferente del genoma".

Williams trabajó con el equipo de Studer para probar 294 genotipos de palomitas de maíz de ambas poblaciones, el grupo amarillo perla y el grupo blanco puntiagudo y latinoamericano; por cierto, ninguno de los dos grupos es exclusivamente amarillo o blanco, a pesar de sus nombres. Los investigadores aplicaron nicosulfurón al grupo de prueba, así como a híbridos sensibles y tolerantes de maíz palomero y maíz dulce como controles.

Aunque el nicosulfurón dañó más las palomitas de grano blanco, el efecto no tenía nada que ver con el color del grano en sí. En cambio, la sensibilidad al nicosulfurón se correlacionó con la herencia genética y la estructura de la población. Los tipos puntiagudos y latinoamericanos fueron más sensibles que las perlas amarillas. En el maíz dentado, el nicosulfurón es detoxificado por un gen conocido como nsf1. Los investigadores buscaron inmediatamente el mismo gen en las palomitas, suponiendo que estaría activo en los genotipos tolerantes.

"Esperábamos que el nsf1 apareciera en las palomitas, pero en su lugar encontramos todo un conjunto diferente de genes que parecían estar relacionados con la tolerancia al nicosulfurón", afirma Studer. "Eso abre la posibilidad de un mecanismo alternativo de tolerancia a herbicidas en las palomitas, y estamos planeando hacer un seguimiento de ello".

Próximos pasos

Williams recomienda a los cultivadores de palomitas que utilicen esta investigación para mejorar la tolerancia al nicosulfurón, y quizás a otros herbicidas, en sus cultivares existentes y nuevos. En última instancia, las etiquetas de los herbicidas podrían actualizarse para reflejar la tolerancia en todo el cultivo, independientemente del color del grano.

¿Podrían los resultados del estudio genómico mejorar las características agronómicas de las palomitas? Studer afirma que se necesitará más trabajo para analizar el conjunto de datos en busca de rasgos deseables, pero que con el tiempo las empresas de palomitas podrían desarrollar y comercializar líneas de palomitas de élite.

El estudio, "Genetic diversity of North American popcorn germplasm and the effect of population structure on nicosulfuron response", se publica en Crop Science. Madsen Sullivan, Marty Williams y Tony Studer son los autores. La investigación fue financiada por la Universidad de Illinois, y Sullivan recibió una beca de la Asociación de Cultivadores de Maíz de Illinois.