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| 18 Jul 2014

El primer boceto genético del trigo harinero sale del horno

Fuente: SINC

Frédéric Choulet, investigador en el INRA. /INRA, Christophe Maitre

Frédéric Choulet, investigador en el INRA. /INRA, Christophe Maitre

La revista Science dedica hoy su portada a las últimas novedades en torno al genoma del trigo harinero (Triticum aestivum), en una serie de cuatro artículos dedicados a este alimento que constituye la base de la alimentación del 30% de la población mundial.

Uno de los trabajos, realizado por investigadores del Consorcio Internacional de Secuenciación del Genoma de Trigo (IWGSC, por sus siglas en inglés), muestra, por primera vez, un boceto del mapa genético de los 21 cromosomas de esta planta. En concreto, los autores han localizado 75.000 genes del total de 124.201 que se han reconocido.

Se trata de un hito importante ya que este organismo posee un gran genoma de 17 gigabases –el humano es de alrededor de 2,9– y es hexaploide, es decir, contiene seis juegos de cromosomas. Este considerable tamaño es uno de los motivos que dificulta su secuenciación mediante los métodos actuales.

Para los productores, el hallazgo ayudará a producir nuevas variantes con mayor resistencia a las enfermedades y plagas, y con tolerancia al estrés provocado por la sequía, la elevada salinidad o el alto contenido de aluminio en los suelos.

Para la comunidad científica, acelerará el proceso de localización de genes específicos, el diseño de marcadores concretos y facilitará el análisis del linaje evolutivo del trigo.

Planta genealógica

Los autores también realizaron una comparativa entre el genoma de Triticum aestivum y el de algunos de sus progenitores. Los resultados indicaron que existían secuencias del ADN  muy conservadas entre todas las especies, que compartían hasta un 80% de ellas.

En este sentido, otro de los estudios que publica hoy Science, llevado a cabo por un equipo de la Universidad Noruega de Ciencias de la Vida, revela que el trigo harinero es producto de múltiples cruces entre variantes antecesoras que tuvieron un antepasado común hace alrededor de siete millones de años. Durante el proceso, llamado especiación híbrida, la planta final sumó la dotación cromosómica de sus ‘padres’ y por ello obtuvo la condición de organismo hexaploide.

Según cuenta a Sinc Simen Rød Sandve, uno de los principales autores del trabajo, los organismos que se han formado a partir de los genomas completos de sus predecesores suelen poseer nuevos caracteres. “Por ejemplo, la proteína del gluten tiene una composición diferente en T. aestivum y su calidad de cocción es mejor”, añade. “Sin embargo, los costes relacionados con el mantenimiento y la regulación de genomas tan grandes son mayores”.

“Nuestro estudio presenta un nivel adicional de complejidad en la historia evolutiva del trigo”, indica el experto. “Esto –continúa– podría ayudar a entender mejor cómo funcionan las células de trigo a escala molecular”.

Principal objetivo de la IWGSC

A pesar de que hoy se presenta el primer boceto del mapa genético del trigo harinero, la meta del IWGSC es obtener la secuencia completa de referencia de esta planta. Para ello, en el tercero de los estudios que publica hoy la revista estadounidense, un grupo del Instituto Nacional de Investigación Agronómica (Francia) ha presentado la secuencia entera de uno de los cromosomas de T. aestivum, el llamado 3B, que contiene una gigabase.

Para la construcción del mapa físico de 3B los científicos ordenaron a lo largo del cromosoma 8.500 fragmentos de ADN que secuenciaron individualmente mediante el uso de cromosomas artificiales bacterianos (BAC, por sus siglas en inglés).

“Un BAC es simplemente una molécula de ADN circular que contiene un segmento de ADN del trigo que puede amplificarse utilizando bacterias”, aclara a Sinc Frédéric Choulet, principal autor en la institución francesa.

Según cuenta el experto, se trata de un método que se solía usar antes de la irrupción de las técnicas modernas de secuenciación pero que sigue siendo adecuado para genomas tan complejos como el del trigo.

Secuenciar estas pequeñas piezas del genoma permite unirlas con una alta precisión. “Nosotros cubrimos todo el cromosoma 3B con 8.500 de estos segmentos para obtener la secuencia de referencia. Fue una tarea enorme”, sostiene Choulet.

Evolución del grano

Por último, el cuarto trabajo sobre el trigo publicado hoy en Science, realizado en el Centro Helmhotz de Múnich, ha revelado gran parte de los genes que se expresan durante el desarrollo del grano de T.aestivum, en concreto de una zona llamada endosperma, que es el tejido nutricional del saco embrionario de las plantas con semilla.

“Observamos siete grupos de genes expresados a la vez e identificamos qué dominios ocupaban en el cromosoma”, explica Odd-Arne Olsen, principal autor del estudio. “Estos resultados –sigue– representan un objetivo importante para la investigación futura del control transcripcional del grano de trigo”.

Además, el equipo investigador comparó el patrón de expresión de T. aestivum con el de sus progenitores (llamados A, B y D). “El trigo harinero expresa un conjunto de genes para ciertas funciones del genoma A, otra para del de B y un tercer conjunto del genoma D. De esta manera recoge ‘lo mejor’ de cada uno de ellos”, aclara el experto.

Referencia bibliográfica:

International Wheat Genome Sequencing Consortium. “A chromosome-based draft sequence of the hexaploid bread wheat (Triticum aestivum) genome”. Science. July 2014. http://dx.doi.org/10.1126/science.1251788

Thomas Marcussen et al. “Ancient hybridizations among the ancestral genomes of bread wheat”. Science. July 2014. http://dx.doi.org/10.1126/science.1250092

Matthias Pfeifer et al. “Genome interplay in the grain transcriptome of hexaploid bread wheat”. Science. July 2014. http://dx.doi.org/10.1126/science.1250091

Frédéric Choulet et al. “Structural and functional partitioning of bread wheat chromosome 3B”. Science. July 2014. http://dx.doi.org/10.1126/science.1249721

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