Un equipo de investigadores, liderados por biólogos de la Universidad Estatal de Pensilvania (Penn State), en Estados Unidos comparó los genomas de una variada selección de más de 350 especies de gramíneas, construyendo hacia atrás para formarse una imagen de cómo podría haber sido el genoma ancestral de las gramíneas y construyeron un modelo evolutivo de los genes duplicados derivados de rho (número de genes duplicados indicado en los círculos –ver gráfico-) retenidos entre diferentes subfamilias de gramíneas.
Este estudio explora cómo los eventos de duplicación del genoma completo ayudaron a la familia de las gramíneas a prosperar en una multitud de diferentes entornos. Se muestran 10 gramíneas representativas: 1. teff, Eragrostis tef; 2. mijo de cola de zorra, Setaria italica; 3. caña de azúcar, Saccharum spontaneum; 4. sorgo, Sorghum bicolor; 5. maíz, Zea mays; 6. trigo, Triticum aestivum; 7. avena, Avena sativa; 8. bambú, Phyllostachys edulis; 9. arroz, Oryza sativa; 10. Puelia ciliata; y un grupo externo de plantas: 11. piña, Ananas comosus.
Para comprender mejor la conocida duplicación del genoma completo rho compartida en todas las gramíneas, el equipo de investigación identificó genes implicados en adaptaciones ambientales que se retenían de manera diferencial entre las subfamilias de gramíneas. Esto incluye un gen para la adaptación a ambientes acuáticos en el arroz; un gen de adaptación al frío en la subfamilia que incluye trigo, cebada, avena y centeno; un gen para el rápido crecimiento celular en el bambú; y un gen para la respuesta a la sequía en el maíz.
Este trabajo aportó información a gran escala sobre la duplicación génica de un genoma completo conocido y compartido por todas las gramíneas, un evento conocido como rho, que dio lugar a que las células ancestrales de las gramíneas contuvieran dos copias de la información genética del organismo. El equipo también identificó otras duplicaciones más recientes del genoma completo en linajes específicos y rastreó qué genes duplicados se conservaron o perdieron en cada especie, lo que, según los investigadores, puede haber contribuido a la diversificación de las gramíneas.
El éxito evolutivo de esta familia de plantas, que incluye el arroz, el maíz, el trigo y el bambú, es probablemente el resultado de una historia de duplicaciones del genoma completo, según el nuevo análisis. Los investigadores partieron de la base de que a veces, diferentes especies de organismos pueden aparearse y producir descendencia, en un proceso llamado hibridación, sin embargo, en los animales, la descendencia suele ser estéril, como cuando los caballos y los burros se aparean para producir mulas.
Esta esterilidad a menudo se debe a problemas al dividir los dos genomas al producir espermatozoides y óvulos. En las plantas, la hibridación ocurre con mucha más frecuencia y los híbridos resultantes pueden sobrevivir y reproducirse, lo que hace que las duplicaciones del genoma completo sean más comunes, explicó Hong Ma, líder del equipo de investigación.
Respecto al trabajo, dijo que sería “como la paleontología molecular” de las plantas y asegura que cada especie moderna experimentó un cambio evolutivo que puede oscurecer la historia de las duplicaciones del genoma, pero con una gran cantidad de especies en el estudio pueden ver cada vez más piezas de esa historia para poder reconstruirla. “Es como encontrar huesos de diferentes dinosaurios individuales para reconstruir una imagen más completa de todo el esqueleto”, señaló el investigador.
Además, aseguró que con una mejor comprensión de las relaciones entre las gramíneas, pueden ver cuán importantes fueron los eventos de duplicación del genoma completo y comenzar a identificar los genes que se retuvieron o se perdieron en especies individuales que permitieron esta diversificación. Aseguró que esta información también podría ayudar a guiar los esfuerzos de reproducción selectiva en plantas de cultivo para aprovechar las adaptaciones naturales que permiten que los pastos prosperen en ambientes tan variados.
Fuente: ChileBio
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