Avena: nuevo mapa genético abre un espacio hacia cultivos más nutritivos y resilientes

Un nuevo estudio internacional publica los primeros pangenoma y panscriptoma completos del cultivo de la avena, que revelan la diversidad genética, las variaciones cromosómicas y los patrones de expresión que hasta ahora dificultaban los avances en nuevas variedades más productivas, nutritivas y adaptadas al cambio climático, según expresa el portal ChileBio.   Con los nuevos paneles de referencia genética, los datos de expresión génica y los mapas cromosómicos detallados ahora disponibles, los investigadores y mejoradores de plantas podrán seleccionar con mayor precisión las características deseables. Por ejemplo, se puede priorizar el betaglucano, un compuesto conocido por promover la salud cardiovascular, mientras que características como la altura de la planta, la época de floración y la tolerancia a la sequía se pueden optimizar para mejorar la adaptación y la productividad en entornos específicos.   La avena está en auge. Como cereal altamente nutritivo con beneficios para la salud bien documentados, no sorprende que los alimentos a base de avena sean alternativas populares a los productos lácteos y de trigo. Contienen compuestos que ayudan a reducir el colesterol y el riesgo de enfermedades metabólicas, y son menos propensos a provocar alergias. Con avances en el mejoramiento genético, las futuras variedades de avena podrían ser aún más nutritivas, productivas y sostenibles.   Pero durante años los mejoradores de avena no han sabido por qué el progreso en la optimización del rendimiento y la calidad ha sido más lento que en otros cultivos importantes. Resulta que el genoma excepcionalmente grande y complejo de la avena ha sido un factor importante que ha limitado ese progreso.   Los profesores de ciencias de plantas y vida silvestre de la Universidad Brigham Young (BYU) en Estados Unidos, Rick Jellen y Jeff Maughan, junto con un consorcio internacional de investigadores, dieron un paso importante para desentrañar esta complejidad. Su nueva investigación, publicada en Nature y Nature Communications, inaugura una nueva era para la genética y el mejoramiento de la avena. Los estudios describen la diversidad genética en una amplia gama de variedades de avena, que muestran cómo se expresan genes específicos, cómo influyen en características claves y cómo las reordenaciones cromosómicas afectan la herencia y la adaptación.   “La secuenciación del primer genoma de la avena (en 2022) nos proporcionó la información fundamental”, afirmó Maughan, experto en secuenciación genética. “La secuenciación de numerosos genomas de avena nos permitió observar cómo cambia la historia de una variedad a otra”, agregó.   Para el estudio publicado en Nature los investigadores desarrollaron el pangenoma, un mapa exhaustivo de la diversidad genética presente en la avena moderna. Esta referencia incluye 33 líneas de avena silvestres y domesticadas e identifica genes compartidos por todas las variedades, así como aquellos exclusivos de cada tipo. El pangenoma es esencial porque revela el espectro completo de genes presentes en las diferentes variedades de avena.   “Al estudiar una sola variedad, perdemos gran parte de la diversidad genética que podría ser valiosa para la mejora de la avena en el futuro”, concluyó Maughan.   Partiendo del pangenoma, el equipo también creó un panscriptoma: un atlas de expresión génica que muestra qué genes están activos en diferentes tejidos vegetales (como hojas, raíces y semillas) en diversas etapas de desarrollo.   Utilizando el Centro de Secuenciación de ADN de la Universidad Brigham Young (BYU), los investigadores examinaron la actividad génica en seis tipos de tejidos y etapas de desarrollo en 23 líneas de avena. También exploraron variaciones estructurales a gran escala en el genoma de la avena, incluyendo inversiones cromosómicas (segmentos con orientación invertida) y translocaciones (segmentos desplazados a nuevas ubicaciones).   “El genoma de la avena es relativamente dinámico en cuanto a la forma en que los cromosomas se rompen y se reordenan”, afirmó Jellen, experto en estructura cromosómica y herencia. “Confirmamos que estos reordenamientos cromosómicos son parcialmente responsables de la falta de progreso en el mejoramiento de la avena”, agregó.   En el artículo complementario publicado en Nature Communications, el equipo internacional analizó aproximadamente 9000 muestras de avena de todo el mundo para estudiar la estructura poblacional y las regiones genómicas asociadas con la adaptación local. Sorprendentemente, algunas de las mismas reorganizaciones cromosómicas identificadas en el estudio de Nature también se vincularon con la adaptación ambiental, lo que valida su importancia adaptativa y para el mejoramiento genético.   Maughan enfatizó el papel fundamental del Centro de Secuenciación de ADN de la Universidad Brigham Young (BYU) y la solidez de la colaboración global para lograr estos resultados.   “Para mí, lo más emocionante de este proyecto fue la colaboración y la oportunidad de trabajar con algunos de los genetistas de cultivos más destacados del mundo”, afirmó Maughan. “No solo son expertos en avena, sino que se encuentran entre los mejores en sus respectivos campos”, acotó.   [Fuente: ChileBIO]