Los científicos decodifican 300 variedades de patatas para obtener mejores cosechas

Créditos: LightFieldStudios/iStock

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Las patatas son uno de los cultivos alimentarios más consumidos en el mundo, pero enfrentan muchas amenazas derivadas del cambio climático, como sequías, heladas y enfermedades. ¿Cómo podemos hacerlos más resilientes y nutritivos para el futuro? Un equipo de científicos de la Universidad McGill ha ideado una forma novedosa de encontrar la respuesta: creando un superpangenoma de la patata.

Un pangenoma es una colección de todas las variaciones genéticas dentro de una especie, mientras que un superpangenoma incluye múltiples especies relacionadas. Los investigadores han creado el superpangenoma de la patata más extenso jamás creado, que abarca 60 especies de patatas y sus parientes silvestres. Utilizaron supercomputadoras para analizar datos de bases de datos públicas, incluidos bancos de genes en Canadá, Estados Unidos y Perú.

El superpangenoma de la papa revela la rica diversidad genética de este cultivo que fue domesticado por primera vez por los pueblos indígenas en las montañas del sur de Perú hace unos 10.000 años. También ayuda a identificar los genes responsables de rasgos importantes, como la resistencia a las enfermedades, la tolerancia al clima extremo y la mejora de la calidad nutricional.

Los investigadores esperan que su súper pangenoma sea un recurso valioso para mejorar el cultivo de papa utilizando técnicas tradicionales de reproducción o edición genética. Su objetivo es desarrollar una súper papa que pueda hacer frente a los desafíos del cambio climático y garantizar la seguridad alimentaria de millones de personas en todo el mundo.

La líder del estudio, la profesora Martina Strömvik, explicó que su superpangenoma reveló la diversidad genética de la papa y el potencial para mejorar el cultivo actual mediante el mejoramiento de algunos rasgos genéticos. Añadió que las especies de papa silvestre podrían ofrecer información valiosa sobre cómo adaptarse al cambio climático y las condiciones climáticas extremas, así como mejorar la calidad nutricional y la seguridad alimentaria.

El estudio es parte de un proyecto más amplio llamado Potato Genome Resources, cuyo objetivo es proporcionar herramientas y datos genómicos para la investigación y el mejoramiento de la papa. El proyecto está financiado por Genome Canada, Genome Quebec, Agriculture and Agri-Food Canada y muchos otros organismos.

El estudio fue publicado en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias.

La papa (Solanum sp., familia de las Solanáceas) es el cultivo alimentario no cerealero más importante a nivel mundial. Tiene más de 100 parientes silvestres en la sección Solanum Petota, que presenta especies con reproducción tanto sexual como asexual y diferentes niveles de ploidía. Se construyó un pangenoma de Solanum sección Petota compuesto por 296 accesiones que incluyen diploides y poliploides comparados mediante variación de presencia/ausencia (PAV). El núcleo de Petota (genes compartidos por al menos el 97% de las muestras) y los genomas de la cáscara (compartidos entre el 3 y el 97%) están enriquecidos en funciones moleculares y celulares básicas, mientras que el genoma de la nube (genes presentes en menos del 3% de los miembros accesiones) mostraron enriquecimiento en elementos transponibles (ET). Se hizo una comparación de PAV en muestras domesticadas versus silvestres, y se construyó un árbol filogenético basado en PAV, agrupando las muestras en diferentes clados, similar a filogenias anteriores producidas usando marcadores de ADN. Un enfoque de pangenoma cladewise identificó la respuesta al estrés abiótico entre los genes centrales en el clado 1+2 y el clado 3, y la floración/tuberización entre los genes centrales en el clado 4. El contenido de TE difirió entre los clados, siendo el clado 1+2, que está compuesto de especies de América del Norte y Central con aislamiento reproductivo de especies de otros clados, con un contenido de TE mucho menor en comparación con otros clados. Por el contrario, se identificaron muestras con historial de propagación in vitro y se encontró que tenían altos niveles de TE. Los resultados indican un papel de los TE en la adaptación a nuevos entornos, tanto naturales como artificiales, para la sección Petota de Solanum.