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“El melocotón es una especie con poca variabilidad genética por evolución reciente y porque además puede autofecundarse”

Entrevista a Pere Arús, director científico del Irta

David Pozo26/04/2013
Hace muy pocas semanas se publicaba la secuenciación del genoma del melocotón ('Prunus persica') como resultado de la investigación llevada a cabo por un consorcio de 28 centros de investigación y universidades de 5 países (España, EE.UU., Francia, Italia y Chile). En nuestro país el proyecto ha estado a cargo de Pere Arús, director científico del Irta, y que desarrolla su trabajo en el CRAG (Centro de Investigación en Agrogenómica-CSIC-Irta-UAB-UB). Además de conocer al detalle la secuenciación de los 27.852 genes que componen una de las especies frutícolas de mayor producción en el mundo, Pere Arús ha explicado a Horticultura cuáles son los proyectos de futuro que su departamento está desarrollando en el CRAG.
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Pere Arús, director científico del Irta, ante la sede del CRAG.

La secuenciación del melocotón es muy importante para un país productor de primer orden como el nuestro. ¿Qué aporta a largo plazo?

Una secuencia es esencialmente una herramienta aplicada donde se encuentra casi toda la información genética, permitiendo localizar cada uno de los genes. Buscar estos genes –sin esa secuencia–, era difícil y costoso, ahora resulta mucho más fácil.

¿Con qué ventajas se podrá contar, a partir de ahora, a la hora de trabajar en la mejora de las características del melocotón?

Lo que estamos haciendo ahora desde el CRAG es analizar a fondo algunos de los genes mayores que determinan características importantes del melecotón, como por ejemplo el gen que determina el carácter de subácido frente a ácido, el que diferencia el paraguayo respecto a un melocotón tradicional, el de la nectarina respecto al melocotón, o el gen que determina la época de maduración del fruto.

Antes se seleccionaban los caracteres solamente cuando la planta los mostraba, a partir de un momento determinado se comenzaron a utilizar marcadores –trocitos de ADN que se encuentran en puntos concretos del genoma para los que hay técnicas sencillas de detección– situados cerca del gen. Esto permite seleccionar, por ejemplo, un melocotón amarillo frente a uno blanco cuando la planta tiene un par de hojas, sin tener que esperar un par de años hasta que se pueda ver este caracter. También gracias a los marcadores se puede saber si una planta será resistente a nemátodos, desde el mismo momento que se puede extraer ADN. Lo que habíamos hecho hasta ahora era buscar los marcadores que estuvieran lo más cerca posible de esos genes para poder seleccionar los caracteres de una forma rápida y muy fiable.

Ahora vamos a poder trabajar en lugar de con marcadores, con los genes directamente. La primera ventaja que tendrá es la eficiencia. Con el marcador uno se equivoca de vez en cuando porque existe una distancia entre gen y marcador y en ese recorrido pueden ocurrir una serie de recombinaciones que resultan en errores de predicciónen que, en el caso que el marcador esté lejos, pueden ser bastante frecuentes. Si se va directamente al gen causal el grado de acierto es del 100%. Pero otra importante razón es porque si sabemos cuáles y cómo son los genes es más fácil que encontremos nuevos variantes que en algunos casos pueden resultar interesantes. Por ejemplo, conociendo el gen de la época de maduración del fruto se pueden buscar variantes del mismo, y encontrar individuos que puedan madurar en diferentes épocas relativamente cercanas entre ellas. Sin conocer el gen, esto sería muy difícil, porque basándonos sólo en el fenotipo estos estudios serían mucho menos fiables..

Otros de los caracteres, complejos, que tienen una extraordinaria importancia son los que influyen en el calibre del fruto. Ahora podremos empezar a trabajar en serio en encontrar cuáles son los tres o cuatro genes que tienen más influencia en este carácter  para realizar una selección de calibres del fruto, ya sean grandes o pequeños, de una manera orientada y directa.

¿A qué se debe que el melocotón tenga pocos genes frente a las resistencia de plagas?

El melocotón es una especie con poca variabilidad genética, como ocurre en muchas otras especies, la ha perdido durantes su domesticación y en su evolución posterior como cultivo, pero resulta que además el melocotón puede autofecundarse y ese tipo de especies normalmente pierden mucha más variabilidad que aquellas que son de polinización cruzada. Por otra parte, el melocotón tuvo que derivar de la China a Asia Central, de ahí a Europa, donde llegó hace unos 2.000 años, y después a América, y en este trayecto fue perdiendo mucha variabilidad. A principios del siglo XX, conociéndose ya las Leyes de Mendel, se empezaron a aplicar los primeros programas de mejora genética en EE UU, pero utilizando muy pocas variedades. Ello provocó que la variación de los genes fuese cada vez más pequeña. Y con ello que sea mucho más complicado encontrar genes frente a resistencias, al igual que ocurre en otras especies como el tomate, el pimiento o la sandía. En cambio, en otras especies próximas, como el almendro o el ciruelo se han mantenido niveles de variabilidad mucho más altos que podrían ser ahora usados para enriquecer el genoma del melocotonero. Insuflar nueva variabilidad en el melocotón comercial es también uno de nuestros objetivos.

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Foto: Jayson Kingsbeer.

¿Es esta precisamente una de las particularidades que se encontraron en la secuenciación del genoma del melocotón?

Cuando se secuencia sólo se hace de un individuo, por lo que uno no puede hacerse la idea de la variabilidad del conjunto, pero en el artículo que hemos publicado se ha incluido la variabilidad de catorce individuos diferentes. Se ve muy claramente que hay muy poca variabilidad. Por ejemplo, a medida que uno se acerca a variedades como las chinas la variabilidad es mucho más alta y, en cambio, las europeas y norteamericanas son más uniformes. Esto se hizo a partir de un resecuenciado que permite, con relativamente poco dinero, secuenciar una cantidad importante de ADN de una variedad. Los resultados se pueden comparar posteriormente con la secuencia estándar —un haploide de la variedad Lovell— y de esta forma obtener información de la variabilidad de esta variedad a nivel de todo el genoma completo.

¿Qué similitudes se han encontrado con otras especies de su misma familia?

El primer genoma que se secuenció fue el del manzano, realizado por grupos de investigación italianos del Trentino, y después vino el de la fresa diploide y ahora el melocotón. Entre ellos existen muchas similitudes con genomas muy parecidos entre ellos, aunque con particularidades como el manzano, cuyo genoma se ha duplicado recientemente. Lo interesante es que, conociendo un gen que funciona de una manera determinada, se pueden hacer predicciones sobre su posición en cualquiera de los otros genomas. A medida que vamos conociendo mejor estos genomas encontramos más y más ejemplos. Uno muy sencillo es el que determina el color de la pulpa de la manzana, situado en el cromosoma 9, que si analizamos el punto correspondiente del genoma del melocotón o del cerezo encontramos genes prácticamente idénticos que determinan el color de la pulpa, de la piel y de las anteras.

Otro aspecto interesante es que los genomas de las plantas proceden de eventos de duplicación y triplicación de sus genomas que ocurrieron hace muchos millones de años y que son evidentes una vez secuenciado el genoma. En el melocotonero hemos encontrado siete regiones que muestran su triplicación ancestral, tal como puede verse en la figura adjunta.

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Regiones triplicadas en el genoma del melocotón. Figura tomada de Verde et al. Nature Genetics 45, 487-494 (2013).

El melón, la fresa diploide, ahora el melocotón, ¿en qué otras especies se está trabajando desde en el CRAG?

Nuestra inversión principal fue en el melón, cuya secuenciación lideramos por la importancia que tiene en nuestro país y porque pudimos contar con la colaboración y financiación de varias empresas, instituciones y de Genoma España. Desde el CRAG ensamblamos la secuencia completa de esta especie, pero nuestra experiencia nos ha servido también para formar parte del amplísimo equipo que ha hecho lo propio con el melocotón y la fresa diploide.
Uno de los proyectos que tenemos actualmente sobre la mesa es la secuenciación desde cero del genoma del almendro, muy parecido al del melocotón, y que estamos realizando junto al Centro Nacional de Análisis Genómico (CNAG), y otros grupos de investigación nacionales e internacionales (el CITA de Aragón y la Universidad de Adelaida). Esperamos que dentro de un par de años podamos contar con la secuencia acabada. A ello le hemos de añadir el trabajo que se está realizando de resecuenciar, estudiando la variabilidad genética de variedades diferentes utilizando no solo algunos marcadores, sino la secuencia genética entera.

Se trata de un trabajo realizado por 28 centros de investigación y universidades de cinco países. ¿Estas macro-colaboraciones son cada vez más comunes, a la vez que fundamentales, para abordar este tipo de proyectos?

Va en aumento porque trabajar en grupos muy pequeños tiene hoy poco sentido, por ello los proyectos punteros que hacen avanzar a la ciencia son grandes, formados por muchos equipos. Una secuenciación como ésta es el típico proyecto que necesita de muchos equipos investigadores, de muchos ámbitos. La tendencia es la colaboración interdisciplinar a nivel internacional, desde cualquier punto del mundo.
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Equipo del CRAG que ha estado implicado en la secuenciación del genoma del melocotón, y otros proyectos en frutales de hueso, con Pere Arús a la cabeza.

Hace un par de meses se cumplían dos años de este Centro para la Investigación en Agrigenómica. ¿Cómo puede calificar la experiencia?

Lo mejor es que nos hemos reunido en un mismo lugar profesionales con especialidades complementarias, algunos con una visión muy básica junto a investigadores que trabajan a un nivel más aplicado. Muchos convivimos en las mismas zonas del edificio y compartimos equipamientos. Hemos mejorado mucho en cuanto a instalaciones, pero principalmente en la capacidad de tener sinergias con otros grupos.

¿Acabará afectando irremediablemente a la calidad de la investigación los importantes recortes que está padeciendo el mundo científico?

Es una auténtica catástrofe. Primero porque hay una generación de gente joven que no tiene casi ninguna oportunidad y, después, porque ganar prestigio en el mundo de la ciencia cuesta mucho trabajo y quedarse sin o con muy poca financiación significa desandar gran parte del camino que habíamos recorrido. El daño que se está haciendo a la ciencia con estos recortes salvajes es brutal. Otra parte del problema es que el daño lo están recibiendo las partes más desprotegidas. Tal como se están haciendo las cosas, la crisis no permite deshacerse de las partes menos productivas y conservar a las mejores sino que desaparecen aquellos que son más jóvenes o los que no son funcionarios y que, por lo tanto, cuentan con una menor protección desde el punto de vista laboral, lo que no tiene nada que ver con su capacidad investigadora y productividad.

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