23 de septiembre de 2009
INTA EEA Balcarce C O M U N I C A C I O N E S

La papa ya tiene quien la escriba: se descubrió la secuencia del genoma

Un grupo internacional de científicos de 14 países, que incluye a investigadores del INTA Balcarce -una unidad pionera en el estudio y mejoramiento de la papa-, anunció el descubrimiento de la secuencia del genoma de ese cultivo, tercero en importancia alimentaria mundial.

El hallazgo permitirá entender cómo funciona la papa, un valioso miembro de la familia de las solanáceas, para identificar genes fundamentales que puedan perfeccionar el rendimiento y la sanidad, así como los aspectos nutricionales e industriales de la producción. Al mismo tiempo, el descubrimiento podría revolucionar tanto los programas de mejoramiento genético como la manera de explorar la diversidad del germoplasma.

"El INTA Balcarce ha participado en este proceso dentro de un consorcio internacional, creado por la Universidad de Wageningen y del cual participamos distintas instituciones", explicó Sergio Feingold, director del Laboratorio de Agro-Biotecnología de esa unidad y referente institucional del proyecto. Ese laboratorio contribuyó con la secuenciación parcial del cromosoma 3, la secuencia completa de la mitocondria y con la construcción de un mapa genético que identifica la localización de todos los fragmentos secuenciados por los socios del consorcio.

El consorcio de secuenciación del genoma de la papa -PGSC, por sus siglas en inglés-, comenzó este trabajo en 2006 y hoy, adelantándose un año a su programa, dio a conocer el primer borrador del genoma ensamblado. Ese documento se actualizará en los próximos meses a medida que se generen datos adicionales, incluyendo la anotación de los genes, identificación del transcriptoma y análisis de genes críticos a la producción de papa.
De acuerdo con Feingold, "el acceso a esta información ayudará a los científicos en el mejoramiento de la productividad, la calidad, valor nutricional y resistencia a los patógenos de nuevas variedades".
 

Muchas promesas

Consultado acerca de los beneficios que implica semejante logro, Feingold detalló: "Vamos a poder identificar a todos los genes presentes en el genoma de la papa. Y esto trae muchas promesas: poder identificar aquellos genes relacionados con una mayor productividad, o productividad bajo condiciones de estrés, especialmente importante es lo que se refiere a sequía o altas temperaturas".

Además, permitirá contar con una guía para identificar las variantes de esos genes presentes en los distintos bancos de germoplasma, como los que tiene el INTA.

Y más importante aún es que, como indicó el especialista, los mejoradores de papa podrán acortar los 10 o 12 años actualmente necesarios para obtener nuevas variedades. "Esto permitiría reducir alguno de estos tiempos, pudiendo identificar la presencia de variantes de genes deseables mediante tecnologías moleculares de detección de ADN, en algunos genotipos seleccionados", dijo, y concluyó: "Y la idea es que sí, esto podría reducir los tiempos de la generación de variedades".
 

Grandes posibilidades

Por otra parte, al contar con el "catálogo completo" de los genes que tiene la papa, la comunidad científica podría –por ejemplo– "mejorar la capacidad nutricional o conseguir mayor productividad, si bien eso es más difícil porque no están definidos los genes de productividad, pero sí podemos saber cuáles son los genes de resistencia a sequía que están definidos en otros cultivos", explicó Feingold.

En este sentido, destacó que "la papa es como la prima hermana del tomate y posee muchos genes parecidos, al igual que con otras solanáceas –tabaco, pimiento, berenjena–. O sea que la información puede traer beneficios extendidos a otras especies".

Los investigadores también podrán realizar un trabajo de mejoramiento genético convencional –en este caso asistido por marcadores– o mediante estrategias de transformación genética, que en este caso no serían transgénicos –desde el punto de vista estricto de la palabra porque "transgénico" quiere decir que viene de otro genoma y en este caso vendrían del mismo–.

"Básicamente, lo que se puede hacer es empezar a estudiar los caracteres a través del gen que es responsable de esos caracteres. Nosotros contamos en Sudamérica con la mayor diversidad de papas que existe en el mundo, lo que podemos hacer es ver todas las variantes que existen y elegir la que presenta mayor beneficios. Por un lado, es una herramienta para explorar la riqueza genética local, y por el otro lado, para mejorar en cosas tan variadas como variados sean los intereses".

Uno de los potenciales trabajos de investigación que se abrirán a partir del hallazgo estará ligado a la resistencia a enfermedades, "en vencer la resistencia bacteriana. También tenemos que pensar en la calidad nutricional o mejorar el producto desde el punto de vista de las necesidades de la industria", como la utilización del almidón como sustituto de los plásticos.

Sin dudas, uno de los ejes de la futura investigación estará sustentado en la búsqueda de resistencia a sequía. "Hoy podemos regar la papa pero el costo del agua de riego cada vez va a ser mayor", reconoció Feingold.

"Y podemos pensar en lo que se conoce como metabolitos secundarios, que son compuestos químicos que sintetizan las plantas bajo una ruta metabólica específica. Si sabemos cómo funciona y tenemos intereses en aumentar la producción de alguno de ellos, podemos ir haciendo ingeniería metabólica para tener un producto que podría tener algún interés farmacológico o industrial, por ejemplo como compuestos antioxidantes, insecticidas, bactericidas. Esto aún no está explorado pero son posibilidades a futuro", anticipó el especialista del INTA.

En este punto, Feingold remarcó que "el compuesto cancerígeno más importante para cáncer de ovario o de mama tiene un metabolito secundario que proviene de una planta y no se ha podido simplificar químicamente. Todavía no sabemos cuál de los 20.000 compuestos secundarios que tiene la papa podría ser utilizado en alguna aplicación farmacológica".
 

Historia de un descubrimiento

El genoma de la papa tiene 12 cromosomas y se estima que posee 840 millones de pares de bases, lo que equivale aproximadamente a una cuarta parte del genoma humano.
Al inicio del proyecto, el PGSC empleó una estrategia en la que el trabajo se dividió entre los grupos miembros, repartiéndose cromosomas -o parte de éstos- y se trabajó en una línea diploide llamada RH89-039-16 (RH), desarrollada a partir de la papa cultivada Solanum tuberosum.

Sin embargo, el avance de las nuevas tecnologías de secuenciación (NGS) ocurridas en los últimos dos años, generaron un cambio de estrategia dentro del PGSC y, en 2008, se inició de manera complementaria la secuenciación de un genotipo generado especialmente. Ese genotipo posee una versión simple del genoma -diploide homocigota-, denominado DM1-3 516R44 (DM).

Actualmente, el PGSC está finalizando los datos de secuencia, tanto para RH como para DM, con el objetivo final de obtener una secuencia de alta calidad para fines de 2009 -un año antes de lo programado inicialmente-.

La combinación actual de datos de tres plataformas de secuenciación diferentes -que incluyen 2 NGS- da como resultado una cantidad de información de secuencia que representa 70 veces la longitud del genoma (70X). El ensamblaje generado abarca el 95% de los genes de la papa y fue posible gracias a un algoritmo recientemente desarrollado por un miembro del PGSC, el Instituto de Genómica de Pekín -China-.

"Se ha terminado la primera etapa, pero este es un proceso continuo de mejoramiento de la secuencia generada", expresó Feingold, quien consideró este momento como un punto de partida para identificar la funcionalidad de los genes que emerjan de la secuencia completa del genoma. "Para esto", continuó, "nuestro laboratorio de Balcarce está desarrollando herramientas que permitirán establecer estudios de genómica funcional, para identificar qué hacen in vivo –o sea, dentro de la planta– algunos de estos genes que creemos importantes".
 

El Consorcio

El PGSC comenzó en enero de 2006 como una iniciativa del Departamento de Mejoramiento de la Universidad de Wageningen -Holanda-, conformando un consorcio global de grupos de investigación de 14 países diferentes. Por Argentina participa el Laboratorio de Agro-Biotecnología del Área Agronomía del INTA Balcarce –Buenos Aires-.

Al mismo tiempo, Argentina conforma, junto con Perú, Brasil y Chile, un subgrupo que tiene como objetivo adicional aprovechar este proyecto para fortalecer las capacidades regionales en genómica y bioinformática. En esta línea, cuenta con el apoyo institucional del INTA y con fondos provenientes del Programa Cooperativo para el Desarrollo Tecnológico Agropecuario del Cono Sur (Procisur) y de la Organización de Estados Americanos (OEA).
 

Números que hablan

18,5 millones de hectáreas es la superficie mundial sembrada.
60 kilos de papa por año consume, en promedio, cada argentino.
130 son los países donde se cultiva.
325 millones de toneladas se cosechan anualmente en los países productores
2008 fue el ciclo nombrado por la ONU como Año Internacional de la Papa.
5.000 variedades de papa existen en todo el mundo.
8.000 años pasaron desde su origen, en la cordillera andina.
72.000.000 de toneladas anuales produce China, líder mundial del sector, que aporta más del 20% del tonelaje global.
213.000.000 de toneladas se comen cada año, lo que convierte a la papa en el tercer cultivo de importancia mundial, después del arroz y el trigo.

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