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Septiembre 2009
Resultado de una
investigación internacional de tres años
 La
papa ya tiene quien la escriba: se descubrió la secuencia del genoma
El INTA participó de la
secuenciación genética de la papa, el tercer cultivo más importante del mundo,
llevada a cabo por un consorcio internacional de científicos. El hallazgo podría
revolucionar los programas de mejoramiento y el modo de explorar la diversidad
del germoplasma. A futuro, se anuncia un panorama entusiasta y con enormes
posibilidades.
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.
Foto 1: Dr. Sergio Feingold
Foto 2: Toma de muestra
Foto 3: de izq. a der y de atrás a adelante: Gabriela Massa - Sergio
Feingold - Leandro Barreiro - Patricia Suárez - Natalia Norero - Silvana Colman
- Mónica Colavita - Patricia Diez de Ulzurrún - Silvina Divito
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