La revista Science ha anunciado este jueves la conclusión del proyecto y da a conocer el genoma de esta planta, la especie Triticum aestivum, que ha sido analizada en su variedad de trigo harinero Chinese spring. El último de los escritos lo firma el Consorcio Internacional de Secuenciación del Genoma de Trigo (IWGSC, por sus siglas en inglés), una organización sin ánimo de lucro fundada en el año 2005, que incluye a todos los científicos que han desarrollado esta investigación, así como a agricultores y entidades públicas y privadas de 68 estados miembros, entre los que se encuentra España. Además de la secuencia definitiva del trigo, Science ha publicado un estudio sobre la complejidad de los cromosomas de esta especie y un artículo complementario en Science Advance. Otras investigaciones adicionales también se han conocido este mismo día, en cuatro publicaciones de la revista Genome Biology.
Más nutritivo y resistente
El trigo es un nutriente básico para más de un tercio de la población mundial y representa casi el 20% del total de calorías y proteínas que consumimos en todo el mundo. Dado que la población mundial podría alcanzar los 9.600 millones de habitantes en el año 2050, a día de hoy ya superamos los 7.350 millones, la productividad de este cultivo debería aumentar un 1,6% de forma anual para satisfacer las demanda prevista para un futuro. El hombre se enfrenta a la necesidad de generar variedades que soporten el clima actual, a mejorar su calidad nutricional y que al mismo tiempo sean cultivos sostenibles, que respeten los recursos de agua, las extensiones de tierra virgen y la biodiversidad.
Conocer el genoma del trigo ayuda al desarrollo de variedades que superen estos retos. Con la secuencia completa de su ADN se pueden seleccionar genes que produzcan plantas mejores. «Tenemos ahora una de las herramientas más importantes para poder acelerar la producción de variedades nuevas de trigo que sean más nutritivas, más resistentes a plagas y enfermedades y capaces de lidiar con los cambios climáticos«, como sequías y a altas temperaturas, ha afirmado a EL MUNDO Cristóbal Uauy, científico del centro británico John Innes Centre y uno de los investigadores principales del proyecto del genoma del trigo.
Este tipo de estudio ya se ha hecho antes con otras especies de cultivo como el maíz, el arroz y el tomate. El beneficio de conocer sus genomas podría repetirse ahora con el trigo. «Tener el genoma secuenciado es el equivalente a tener un mapa detallado de una región con todos sus pueblos, caminos y detalles», ha descrito Uauy.
La elaboración de transgénicos con las nuevas técnicas de corta y pega genético es otra de las aplicaciones que barajan los científicos tras conocerse el anuncio. Además, los investigadores del proyecto han estudiado distintas proteínas que causan alergias alimentarias, como la enfermedad celíaca, o que provocan reacciones inmunes adversas en la piel o en las vías respiratorias, como el asma del panadero. En su análisis han identificado 828 genes nuevos relacionados con las alergias que causa el trigo.
Un ‘rompecabezas’ de ADN
El trigo que conocemos en la actualidad proviene de la hibridación de tres especies antiguas. «Eran pastos comunes y corrientes de las laderas de cerros del sur de Turquía, Irán o Irak. No eran muy distintos a las malezas que crecen ahora en las orillas de los caminos o en los jardines», ha mencionado Uauy. Hace alrededor de 400.000 años atrás, sucedió la primera hibridación entre dos de estas especies de forma natural. Esta dio paso después de la domesticación del actual trigo candeal (que se usa para hacer pasta). Hace 10.000 años, surgió otra hibridación natural para dar paso a la especie que conocemos hoy como trigo. Estos acontecimientos «constituyen una de las razones por las cuales las civilizaciones antiguas pudieron adoptar la agricultura y empezar una nueva etapa en la historia de la humanidad».
Por su origen, el trigo se comporta como si tuviera tres genomas, un hecho que le proporciona una gran flexibilidad ante los cambios en el ambiente. Uauy los describe como un reservorio de variabilidad y adaptación. «Es como tener tres interruptores de luz en un cuarto, en el caso del trigo, comparado con sólo uno en el arroz y otras especies. Hay más espacio para la variación y pequeñas adaptaciones a distintos ambientes», ha explicado. El científico intenta ahora ver cómo las tres copias de cada gen se comportan al encontrarse juntas.
El genoma del trigo está contenido en siete cromosomas distintos. Dicho así, no parece complicado desvelar su secuencia. Nuestra especie tiene 23 pares (46 en total) y su estudio se completó en el año 2001. Sin embargo, esta planta ha supuesto un verdadero rompecabezas de ADN, pues los 7 cromosomas del Triticum aestivum están repetidos tres veces. En total hay 21 (nombrados del 1 al 7 y con letras A, B, D), pero su análisis ha sido como montar un puzle en el que, aunque todas encajan, las piezas están triplicadas. Ordenar los datos es lo más complicado. Hay que poner cada trozo en su lugar correcto y construir el mapa exacto de algo que se desconoce. A esto lo llaman ensamblaje de las secuencias y es el paso crítico que mantiene, aún en fase de proceso, los trabajos que se hacen con otras especies de plantas y de animales.
La secuencia del trigo contiene 107.891 genes y 4 millones de marcadores moleculares (fragmentos de ADN cuya función no es del todo conocida) que son importantes para la agricultura. Los datos están disponibles de forma pública en la web de IWGSC desde enero de 2017, en una inauguración que se llevó a cabo para toda la comunidad científica.
Dos de los cromosomas se han analizado en España
Aunque la participación de España en el proyecto no ha sido tan importante como la de otros países como Reino Unido, Francia, Australia o EEUU, nuestra colaboración ha servido para el análisis de dos de los cromosomas del trigo.
Pilar Hernández, investigadora del Instituto de Agricultura Sostenible (IAS-CSIC) y coautora del artículo principal del genoma del trigo, ha trabajado con el cromosoma 4A mediante un proyecto financiado por el Plan Nacional de Investigación. «La secuenciación del trigo es un proyecto en el que llevamos trabajando desde la celebración de una reunión de genómica de plantas en 2005. Durante años se pensó que sería una tarea imposible», ha afirmado a este medio Hernández. «En una fase anterior del proyecto coordiné la secuenciación de baja cobertura del cromosoma 4A, en la que también participaron la universidad de Alcalá de Henares, la de Córdoba y científicos como Sergio Gálvez, de la universidad de Málaga», coautor también del artículo de Science.
Hernández ha expuesto la dificultad del trabajo en el que ha participado. «El tamaño del cromosoma 4A duplica al del genoma completo del arroz», ha destacado. «Pese al ser el cromosoma que presenta una estructura más compleja, fue el primero de los 21 cromosomas del trigo para el que se completó la fase de muestreo cromosómico», ha añadido. La mejora de las técnicas de secuenciación y una herramienta bioinformática desarrollada para tal fin hicieron posible este avance. «Se trata de un cromosoma muy interesante, ya que en él se han localizado zonas que controlan características relacionadas con la adaptación del cultivo y con el rendimiento», ha concluido.
Francisco Câmara, científico del Centro de Regulación Genómica (CRG), ha visto de cerca el cromosoma 7A del trigo. Su nombre no es uno de los 200 investigadores que firman el artículo principal de Science, pero sí uno de los 2.400 colaboradores del IWGSC. «Colaboré con el consorcio Australiano en la anotación de los genes codificadores de proteínas en uno de los cromosomas del trigo, el 7A. Nuestro trabajo no fue fácil pues intentamos anotar dos o tres versiones tempranas del ensamblado del genoma de este cromosoma que estaban bastante fragmentadas», ha comentado. «El cromosoma 7A, con sus más de 700 millones de pares de bases es mucho más grande que cualquiera de los cromosomas de nuestra especie». La experiencia de este investigador en un proyecto de secuenciación completa se remonta al análisis del genoma del tomate. En este proyecto «a España le fue asignado un cromosoma para secuenciar y anotar. Teníamos más responsabilidades», ha remarcado.
Para José Miguel Soriano, usuario de la reciente base de datos del genoma del trigo, este avance es muy importante. Su investigación la desarrolla en el Instituto de Investigación y Tecnología Agroalimentarias (IRTA). Trabaja en mejora genética, dentro del programa de cultivos extensivos sostenibles. «Usamos este mapa genético para localizar genes de interés. Nos ayuda a conocer su posición física exacta y desarrollar nuevos marcadores», ha dicho. La secuenciación del trigo, como ha indicado a este periódico, le permitirá identificar las variaciones genéticas de las distintas variedades con las que investiga.
Fuente:http://www.elmundo.es/ciencia-y-salud/ciencia/2018/08/16/5b75ab13468aeb3d7e8b458b.html
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