150 años de historia del cultivo japonés de cebada cervecera
Los investigadores utilizan la tecnología del ADN para localizar las huellas de los esfuerzos de mejora inscritas en los genomas de los modernos cultivares de cebada japonesa de élite
La cebada es un cultivo básico con varias aplicaciones, que actúa como fuente de alimento, pienso para el ganado e ingrediente de la malta cervecera. Diseminada originalmente desde China y la península coreana hace unos 2.000 años, todas las variedades de cebada japonesa eran de seis carreras para la alimentación humana hasta la década de 1880. Tras la ilustración cultural del periodo Meiji, Japón necesitaba iniciar su propia industria cervecera nacional. Para suministrar materias primas a las industrias cerveceras emergentes, se introdujeron cultivares de cebada cervecera de dos carreras procedentes de Occidente como recursos genéticos. Se inició la cría de nuevos cultivares de cebada cervecera para adaptarse a las duras condiciones climáticas y a las enfermedades endémicas de Japón.
Últimamente, el virus del mosaico amarillo de la cebada (BaYMV) ha devastado los cultivos de cebada en Japón. La mayoría de los cultivares japoneses de cebada de seis carreras son resistentes o moderadamente resistentes al BaYMV. Lamentablemente, los cultivares occidentales de dos carreras, recientemente introducidos, son muy susceptibles a esta enfermedad.
Los genes que confieren resistencia al BaYMV, como la resistencia al mosaico amarillo 5 (rym5) y rym3, se han utilizado habitualmente para obtener cultivares de cebada resistentes al BaYMV. Estos cultivares también son económicamente adecuados para el cultivo y tienen cualidades malteras aceptables. Sin embargo, ha surgido la preocupación de que la cría intensiva de cultivares de cebada cervecera de dos carreras resistentes al BaYMV pueda haber reducido su diversidad genética.
Para evaluar la diversidad de dos cultivares modernos de cebada cervecera japonesa estrechamente emparentados, 'Sukai Golden' y 'Sachiho Golden', el profesor Shin Taketa, del Instituto de Ciencias y Recursos Vegetales de la Universidad de Okayama, y el Dr. Keiichi Mochida, del Centro RIKEN para la Ciencia de los Recursos Sostenibles, junto con el profesor Shunsuke Yajima, del Centro de Investigación del Genoma NODAI, de la Universidad de Agricultura de Tokio, el Dr. Hidekazu Takahashi, de Ciencias Agrícolas y Alimentarias de la Universidad de Fukushima, y el Dr. Toshinori Sotome, de la Estación Experimental Agrícola de la Prefectura de Tochigi, analizaron la expresión génica y los polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) mediante la secuenciación de ARN de semillas inmaduras de 20 días de edad. Los resultados de su estudio se publicaron en línea en Breeding Science el 28 de octubre de 2023.
La secuenciación del ARN es un método eficaz para obtener rápidamente perfiles completos de expresión génica y datos de todo el genoma sobre SNP, que son variantes de una sola base en el ADN que a veces pueden ser la razón de las diferencias en la susceptibilidad a enfermedades entre poblaciones.
Sus análisis mostraron que estos dos cultivares japoneses poseían características únicas y contrastadas relacionadas con la calidad de la malta y el gen o genes de resistencia al BaYMV. En particular, los investigadores detectaron 2.419 SNP específicos de Sukai Golden y 3.058 SNP específicos de Sachiho Golden, un número elevado de SNP en comparación con las secuencias genómicas de dos cultivares de referencia.
En relación con sus hallazgos, el profesor Taketa añade: "Este estudio ha detectado rastros clave de la mejora de la cebada japonesa inscritos en los genomas de dos cultivares modernos de alta calidad. La mejora de la cebada cervecera japonesa comenzó hace unos 150 años con la introducción de cebada cervecera occidental de alta calidad. El clima cálido y húmedo de Japón y las enfermedades víricas transmitidas por el suelo dificultaron el desarrollo de cebada cervecera adecuada para Japón. Los cultivares occidentales de cebada cervecera tuvieron que cruzarse inevitablemente con cebadas de Asia oriental resistentes a las enfermedades víricas, a pesar de que estas últimas presentaban características de calidad cervecera indeseables. El equilibrio entre la resistencia a las enfermedades víricas y la calidad cervecera era extremadamente difícil. "
Se detectaron dos grupos SNP en 'Sukai Golden' que mostraban la incorporación del gen de resistencia al BaYMV rym5 en el brazo largo de 3H y del gen sin antocianina ant2 en el brazo largo de 2H, respectivamente.
De forma similar, el gen de resistencia rym3 de 'Haganemugi' se mapeó en la región proximal de 5H. El análisis del haplotipo de los progenitores de los dos cultivares modernos de cebada cervecera reveló que este gen rym3 en concreto se introdujo de forma independiente en 'Sukai Golden' y 'Sachiho Golden'.
Este estudio de los transcriptomas de semillas inmaduras de dos cultivares de cebada cervecera japonesa de élite podría proporcionar información importante para mejorar la calidad de las semillas y la resistencia al BaYMV. Por ello, el Prof. Taketa concluye: "Sabemos que el cruce repetido y la selección rigurosa de los cultivares de cebada permitieron su adaptación al duro entorno agrícola japonés. De este modo, en los últimos 150 años se han desarrollado cultivares modernos de cebada cervecera japonesa de alta calidad, que siguen evolucionando de cara al futuro gracias a los denodados esfuerzos de los obtentores públicos y privados."
En resumen, este estudio subraya el papel fundamental de la investigación sobre la cebada a la hora de proponer medidas eficaces a largo plazo para evitar que los genes de resistencia de la cebada pierdan su eficacia contra las cepas variantes del virus. Los genetistas de plantas deben idear estrategias eficaces para el uso duradero de las limitadas fuentes de genes de resistencia a los virus.
A: Primer plano de una hoja de cebada. A-1: Hoja infestada por el virus del mosaico amarillo que muestra un síntoma de mosaico aparentemente amarillento, A-2: La accesión resistente tiene una hoja verde y sana. B: Imágenes de toda la planta. B-1: La accesión muy infestada muestra un amarilleamiento y un marchitamiento graves; el rendimiento y la calidad correspondientes se deterioran. B-2: Cultivar resistente con hojas verdes y sanas.
Professor Shin Taketa from Okayama University
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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