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Descubren el gen que controla el desarrollo en leguminosas

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Noticias Destacadas: Descubren el gen que controla el desarrollo en leguminosas[2013-05-13] -- UPV

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GENÉTICA DE PLANTAS

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Propagación de material vegetal por cultivo de tejido

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Propagación de material vegetal por cultivo de tejido

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Impacto de la genómica en la mejora de las plantas

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Impacto de la genómica en la mejora de las plantas

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Francisco M. Cánovas Ramos / Profesor de Biología Molecular de la Universidad de Málaga

La obra de Darwin es conocida por el gran público por el debate generado entre ciencia y religión, que aún hoy sigue vigente en algunos ámbitos sociales. Sin embargo, el concepto de evolución de las especies a través de la selección natural es clave en el desarrollo de la Biología y las predicciones de Darwin han sido plenamente apoyadas por los avances recientes en biología molecular.

Las planteamientos de Darwin afectan a todos los organismos vivos, animales y vegetales. De hecho las plantas tienen una gran importancia como modelo experimental en el desarrollo de la biología moderna. Es interesante señalar que la genética clásica nace con los estudios de Mendel que descubre las leyes de la herencia utilizando plantas de guisante en 1865, pocos años después de la publicación de la obra de Darwin. Mendel no conocía la naturaleza de los caracteres hereditarios ni tan siquiera denominó genes a las unidades de la herencia que los determinaban.
Impacto de la genómica en la mejora de las plantas
Los organismos fotosintéticos proporcionan el oxígeno necesario para todas las formas de vida superior en nuestro planeta. Además, la vida del hombre depende en gran medida de las plantas que nos proporcionan alimentos, vestidos, muebles, remedios para luchar contra las enfermedades, cosméticos, biocombustibles y un amplio rango de productos.

Todas las características de las plantas están determinadas en el genoma, es decir la información genética contenida en los cromosomas que constituyen la dotación haploide -sólo un juego de cromosomas- de una especie está organizada en unidades funcionales denominadas genes. La interacción entre genoma y medio ambiente define la biología de un individuo.

Por ello, la genómica puede ser definida como el estudio de los genomas, e incluye como objetivos catalogar todos los genes que tiene un organismo, estudiar la organización y estructura de cada uno de ellos pero también descubrir la función, los mecanismos implicados en la regulación de la expresión y el modo en que unos genes interaccionan con otros.

Podemos decir que la mejora vegetal es una actividad tan antigua como la propia agricultura. Desde que el hombre se hace sedentario y comienza a cultivar los vegetales para obtener cosechas, empieza su interés por mejorar las características de las plantas. Durante miles de años se han venido mejorando las especies vegetales de interés económico para el hombre. Para algunas de ellas, los estudios de genética clásica han conseguido identificar una colección de genes relacionados con rasgos agronómicos de interés, pero la magnitud de este catálogo es muy limitada y sólo para algunos genes se conoce la estructura y los mecanismos de expresión. El avance espectacular realizado en los últimos años en biología molecular y la aparición de las tecnologías genómicas de análisis molecular masivo han abierto nuevas perspectivas en los estudios básicos sobre las plantas, pero también en las aplicaciones de dichos estudios en la agricultura y la silvicultura.

Las tecnologías genómicas permiten catalogar todos los genes de un organismo para después comprender sus funciones y el modo en que interaccionan unos con otros. Este caudal de conocimientos es el que permite interpretar en términos moleculares la biología de una especie concreta de interés comercial para el hombre. Esto tendrá consecuencias inmediatas en la mejora de sus caracteres más relevantes a través de un proceso de domesticación asistida por métodos moleculares.

La genómica vegetal, por medio del estudio de variedades con interesantes combinaciones de genes, puede relacionar el análisis de sus características fenotípicas de interés agronómico con el análisis de sus genes. De esta forma, la investigación genómica permite marcar con precisión el genoma de las plantas para identificar determinadas combinaciones alélicas, es decir, cada una de las formas alternativas que puede tener un gen, y posteriormente aislar los genes de interés.
Estudio de genomas modelo
Los estudios moleculares en especies modelo facilitan los estudios posteriores en especies de interés comercial o ecológico. Ejemplo de ello es Arabidopsis, un tipo de planta herbácea que reúne una serie de características para ser un buen modelo experimental: pequeño tamaño, pequeño genoma, ciclo de vida corto, fácil de transformar. Gracias a estas ventajas un consorcio internacional finalizó en el año 2000 la secuenciación del genoma de Arabidopsis en el que se han catalogado alrededor de 30.000 genes, muchos de función desconocida, distribuidos en cinco cromosomas. Además, se han detectado fenómenos de redundancia en el genoma, duplicaciones en regiones cromosómicas y en genes individuales, a lo que se une una organización de los genes muy compacta con regiones intergénicas de pequeño tamaño. A raíz de ello, en estos momentos se está realizando un gran esfuerzo de investigación para conocer la función de los genes en procesos clave como la transducción de señales o el crecimiento y el desarrollo.
Proyectos genoma de plantas
Aunque Arabidopsis es una planta sin interés agronómico, los estudios realizados en este modelo han servido como magnífico soporte para abordar proyectos de genómica en otras plantas de gran interés comercial. Así, gracias a los estudios previos en este género, se ha facilitado la secuenciación de los genomas del arroz (2002), el chopo (2006), la vid (2007) y la papaya (2008).

Existen también consorcios internacionales de científicos para aunar los esfuerzos en la secuenciación del genoma de otras especies de gran interés agronómico como el maíz, trigo, colza, soja, guisante, girasol, tomate o cítricos, entre otras. Hasta el momento, todas las plantas secuenciadas pertenecen al grupo de las angiospermas - plantas con flor -, mientras que aún no se conoce el genoma de ningún representante de las gimnospermas, plantas sin fruto y las más antiguas desde un punto de vista evolutivo. En este último tipo, se incluyen especies arbóreas de gran importancia económica y ecológica como los pinos o los abetos. También en este grupo se integran los árboles más altos y más longevos. Pero sin duda, la especie más importante en las gimnospermas son las coníferas para las que recientemente se ha puesto en marcha una iniciativa internacional - coordinada a nivel nacional por el grupo de investigación de Biología Molecular y Biotecnología de Plantas de la Universidad de Málaga - que tiene como objetivo secuenciar su genoma.

La determinación de la estructura y de la función del genoma de las coníferas proporcionará nuevos conocimientos para conservar nuestros bosques, evitar el decaimiento forestal, luchar contra el cambio climático o mejorar la productividad de las masas forestales destinadas a la producción de madera, pasta de papel o biomasa. Por otra parte, la comparación de los genomas de las plantas angiospermas y las gimnospermas permitirá arrojar luz sobre el origen y la historia evolutiva de las plantas.

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La mejora vegetal es una actividad tan antigua como la propia agricultura. El estudio de las variedades genéticas de la vegetación permite conocer en profundidad sus funciones y mecanismos para localizar los beneficios alimenticios, textiles, cosméticos o combustibles que la naturaleza ha puesto al servicio del ser humano.

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 Biología Molecular en el Ámbito Agricola

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 Biología Molecular en el Ámbito Agricola

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Biología Molecular y Diversidad de Cultivos Agrícolas

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Biología Molecular y Diversidad de Cultivos Agrícolas