Descifran el genoma de la patata europea

La patata es un alimento básico para más de 1.300 millones de personas. A pesar de su importancia para la seguridad alimentaria mundial, los avances en su mejora genética han sido modestos. La complejidad de su genoma, compuesto por cuatro copias del genoma en cada célula en lugar de solo dos, desafía la mejora vegetal tradicional basada en la hibridación.

Unos científicos han reconstruido los genomas de diez cultivares históricos de patata. El trabajo demuestra que las diez variedades estudiadas abarcan alrededor del 85 por ciento de la variabilidad genética de todas las patatas europeas modernas. Asimismo, aunque el fondo genético total es limitado, los científicos han hallado grandes diferencias entre las copias de cromosomas individuales, hasta el punto de ser las mayores observadas hasta ahora en plantas cultivadas.

El trabajo lo ha realizado un equipo de investigadores liderado por la Universidad Ludwig-Maximilian de Múnich (LMU) y el Instituto Max Planck de Investigación en Mejora Vegetal, ambas instituciones en Alemania, integrado además por José Antonio Campoy, investigador de la Estación Experimental Aula Dei (EEAD) del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), en España.

El equipo, encabezado por Hequan Sun de la Universidad Ludwig-Maximilian, ha utilizado el conocimiento derivado de la reconstrucción de los genomas de diez variedades históricas de patata para desarrollar un método que facilita y agiliza considerablemente la reconstrucción de nuevos genomas.

“Dado que estas patatas provienen de una época en la que se iniciaban los programas de mejora europeos, queríamos determinar cuánta diversidad existe en ellas para comprender su potencial genético. La respuesta que hemos obtenido es que la diversidad no es mucha, ya que el fondo genético de la patata es extremadamente limitado”, afirma Korbinian Schneeberger, jefe del grupo de investigación Plasticidad Genómica y Genética Computacional de la LMU.

Una patata. (Foto: Amazings / NCYT)

Efectos de cuello de botella tras la introducción desde América del Sur

Los investigadores atribuyen esta baja diversidad a los efectos de cuello de botella. Las patatas se importaron de Sudamérica a partir del siglo XVI. “El número de individuos era bajo y la mayoría no podía adaptarse a las condiciones europeas. Este reducido fondo genético se vio aún más afectado por las enfermedades. El ejemplo más famoso es el brote de tizón tardío de la patata en la década de 1840, que provocó un colapso de las cosechas y provocó hambrunas catastróficas, sobre todo en Irlanda, pero también en el resto de Europa”, explica Schneeberger.

Al mismo tiempo, el estudio ha revelado que las diferencias entre copias cromosómicas individuales pueden ser enormes. "Debido a que el fondo genético es tan limitado, no hay muchos cromosomas diferentes, pero cuando estos difieren, divergen en una medida nunca antes observada en plantas domesticadas", explica Schneeberger.

"Las diferencias son unas veinte veces mayores que en los humanos". Estas diferencias presumiblemente surgieron antes de la llegada de la patata a Europa. Los pueblos indígenas de Sudamérica comenzaron a domesticar patatas hace unos 10.000 años, y es probable que las diferencias sean resultado del cruce entre especies silvestres.

La metodología novedosa desarrollada por los investigadores a raíz de este estudio puede utilizarse para analizar los genomas de las cerca de 2.000 variedades de patata registradas en la Unión Europea. En vez de generar laboriosamente los datos necesarios para reconstruir un genoma, los datos generados fácilmente se comparan con los genomas conocidos actualmente para determinar cuáles de los cromosomas conocidos están presentes en un cultivar.

Esta metodología funciona con el cultivar Russet Burbank, que existe desde 1908 y sigue siendo la variedad estándar para las patatas fritas. “El conocimiento de las secuencias del genoma constituye la base de muchos enfoques en mejora vegetal, desde la mejora tradicional hasta los métodos más modernos de ingeniería genómica”, afirma Schneeberger. “En el futuro, ya no tendremos que trabajar sin esta información”, concluye.

El estudio se titula “The phased pan-genome of tetraploid European potato”. Y se ha publicado en la revista académica Nature. (Fuente: CSIC)