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China: La secuencia del genoma de la pera podría producir mayores cosechas

Un equipo internacional de investigación dirigido por la Universidad Agrícola de Nankín y el Instituto de Genómica de Pekín (BGI, por sus siglas en inglés), ha completado la primera secuencia genómica de la pera usando la combinación de la estrategia BAC a BAC y secuenciación de última generación. El genoma de la pera no solo proporciona una nueva fuente inestimable para la mejora de la fitotecnia en este importante cultivo, sino que además arroja nueva luz en la evolución del genoma y otros estudios comparativos del genoma completo. Los resultados han sido publicados en la red en Genome Research.

Como uno de los frutales más antiguos que es, la pera tiene más de 3000 años de historia de cultivo. Este importante cultivo es muy diverso genéticamente, con más de 5000 cultivares y accesiones presentes en todo el mundo que podrían dividirse en dos grandes grupos: las peras europeas u "occidentales" y las asiáticas u "orientales".

A diferencia de muchos cultivos, la pera es altamente heterocigótica, lo que supone un gran desafío para el ensamblado de novo basado en las estrategias actuales. En este estudio, los investigadores secuenciaron y ensamblaron el genoma de la pera, P. bretschneideri Rehd. cv. Dangshansuli, usando una combinación de BAC a BAC y tecnologías de secuenciado de última generación. Este enfoque está desarrollado por el BGI, y puede usarse para estudiar los genomas con un alto nivel de heterocigosis y/o secuencias repetitivas. Tras procesar los datos, el tamaño ensamblado del genoma de la pera es de unos 512,0 Mb, con un total de 42 812 genes codificadores de proteína.

En este estudio, los investigadores identificaron secuencias de repetitivas de 271,9 Mb que representan el 53,1 % del genoma de la pera. En comparación con el genoma de la manzana, descubrieron que las diferencias de tamaño entre el genoma de la pera y de la manzana se debían mayormente a la diversidad de contenido en los elementos transponibles (TE), mientras que las regiones genéticas son similares en ambas especies.

A través de un análisis comparativo de la genómica y la evolución, los investigadores descubrieron que la pera, la manzana y la fresa compartían una antigua duplicación del genoma completo (WGD) que tuvo lugar hace unos 140 millones de años. Hace entre 30 y 45 millones de años, la pera y la manzana compartían un caso de WGD reciente. Tras los dos casos de WGD, la pera y la manzana divergieron la una de la otra hace en torno a 5,4 y 21,5 millones de años. Además, los investigadores dedujeron que los nueve cromosomas ancestrales encontrados previamente en la manzana, no solo son el origen de la tribu Pyreae, sino que además también son los ancestros de toda la familia Rosaceae.

La disponibilidad de la secuencia genómica de la pera proporciona una nueva fuente inestimable para los estudios biológicos. En el estudio, los investigadores trabajaron en los mecanismos subyacentes de los procesos biológicos importantes de la pera, incluidos la formación de células pétreas, la acumulación de azúcar y la formación del aroma. Se predijo que seis genes candidatos SFB estaban relacionados con la auto-incompatibilidad, y se identificaron 66 familias génicas relacionadas con la síntesis de la lignina, incluidos los genes HCT asociados con la sístesis de la lignina, C3'H y CCOMT relacionados con la acumulación de lignina G y lignina S, además de tres familias génicas de S6PDH, SDH y SOT que participaban en el metabolismo del sorbitol.
Además, los investigadores también descubrieron que el metabolismo del ácido alfa linoleico probablemente tendría un rol importante en la formación del aroma de la pera.

Zhiwen Wang, gestor de proyectos en BGI, dijo que "la estrategia BAC a BAC es un método excelente para ensamblar los genomas con alta heterocigosis. El completado de la secuencia del genoma de la pera ofrece una fuente de información de un valor incalculable para rastrear mejor la historia evolutiva de los cultivos Rosaceae. Espero que nuestros esfuerzos puedan promover la mejora genética de los cultivos y producir peras más deliciosas".


Fuente: nanowerk.com (en inglés)

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