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– El trigo de pan se adapta enormemente a las diferentes condiciones regionales. Su gran diversidad genética es el resultado del cruce de numerosos fragmentos cromosómicos de gramíneas silvestres.
Cortesía UZH: El resultado del estudio muestra las secuencias del genoma de diez variedades de trigo de cuatro continentes, que un consorcio internacional con la participación de investigadores de la Universidad de Zurich ya ha descifrado.
Una variedad de trigo harinero que prospera espléndidamente en Suiza sigue siendo un pasto pobre en la India. Esta adaptabilidad a las condiciones climáticas regionales y factores ambientales hace que el trigo sea el cultivo más importante del mundo. Se cultivó durante unos 8.000 años. Desde entonces, se han creado más de 560.000 variedades diferentes, que se almacenan en bancos de semillas internacionales. La base genética responsable de la diversidad y adaptabilidad del trigo era en gran parte desconocida hasta ahora.
Genoma de diez variedades de trigo completamente determinado
Hasta ahora, solo se ha descifrado el genoma de una antigua variedad china local. Durante muchos años, sirvió como planta de investigación como modelo, pero difiere mucho de las propiedades de las variedades agrícolas modernas de trigo.
Ahora, un consorcio internacional liderado por la Universidad de Saskatchewan con más de 100 investigadores de nueve países, incluidos biólogos evolutivos y de plantas de la Universidad de Zurich (UZH), tiene la composición genética de diez variedades de trigo harinero de América del Norte, Asia, Australia y Europa en su totalidad y en grandes cantidades Calidad secuenciada.
“Las diez variedades representan una parte importante de la diversidad de trigo del mundo. Los datos del genoma, que están disponibles gratuitamente para todas las partes interesadas, representan un recurso importante para la humanidad ”, dice Beat Keller, profesor del Instituto de Plantas y Microbiología de la UZH.
Fragmentos cromosómicos de pastos silvestres cruzados
Con alrededor de 100.000 genes en 21 cromosomas, el genoma del trigo es aproximadamente cinco veces más grande que el humano. Al igual que otros tipos de granos, el trigo harinero de hoy tiene un conjunto múltiple de cromosomas que se crean al hibridar y fusionar tres plantas parentales diferentes.
“Pudimos encontrar numerosas diferencias en la estructura del genoma de las variedades de trigo examinadas. Se diferencian en particular en los grandes fragmentos cromosómicos que se cruzaron con pastos silvestres en algún momento del pasado ”, agrega el investigador Thomas Wicker de UZH, uno de los últimos autores del estudio.
Aunque algunos de estos fragmentos se transfirieron al trigo a través de cruces dirigidos, aún se desconoce el origen de la mayoría de los fragmentos.
Exceder los límites de las especies conduce a la diversidad
Si fragmentos de cromosomas de pastos silvestres se cruzan en trigo, se excede el límite de especies. Según los científicos, este proceso es una base biológica importante para la diversidad y adaptabilidad del trigo.
Esto se ejemplifica por las grandes diferencias en el tipo y número de receptores inmunes que descubrieron en las secuencias del genoma. “Esta variabilidad muestra que las diferentes variedades se han adaptado a enfermedades de las plantas en diferentes regiones, como virus y hongos, o plagas, como insectos”, dice Wicker.
Asegurar una demanda creciente gracias a una creación más específica
Según Kentaro Shimizu, profesor de la UZH en el Instituto de Biología Evolutiva y Ciencias Ambientales, el triple juego de cromosomas le da al trigo otra ventaja evolutiva: “Los genes individuales pueden cambiar, mientras que otras copias de los mismos genes conservan su función original.
La planta, por tanto, tiene un mayor repertorio de posibilidades y es más adaptable. «Como muestran los investigadores de UZH en una publicación adicional utilizando el ejemplo de la variedad japonesa de pan y trigo» Norin 61 «, el» Proyecto del genoma de trigo 10+ «permite no solo el descubrimiento de genes agronómicamente importantes para los rasgos de calidad y resistencia , sino también la mejora de las variedades de trigo de una manera más específica para satisfacer la creciente demanda mundial para garantizar la demanda también en el futuro.
Referencias:
Sean Walkowiak, Liangliang Gao, Cecile Month et. Alabama. Varios genomas de trigo revelan una variación global en el mejoramiento moderno. Naturaleza. 25 de noviembre de 2020. DOI: 10.1038 / s41586-020-2961-x
Kentaro K. Shimizu, Dario Copetti, Moeko Okada, Thomas Wicker y col. El conjunto de genomas De Novo del cultivo de trigo japonés Norin 61 destaca la variación funcional en el momento de la floración y los genes de resistencia a Fusarium en los genotipos de Asia oriental. Fisiología vegetal y celular. Noviembre de 2020. DOI: 10.1093 / pcp / pcaa152
Financiación del projecto
La variedad del suizo «ArinaLrFor» también se encontraba entre los diez genomas de trigo que se decodificaron. El proyecto fue financiado por la Secretaría Federal de Agricultura FOAG, UZH y las asociaciones y empresas en las áreas de mejoramiento del trigo, producción de trigo e industria de panificación.
La variedad del japones «Norin 61» fue descifrada por investigadores de UZH en colaboración con la Agencia de Ciencia y Tecnología de Japón JST.
Contacto: Instituto de Plantas y Microbiología de la Universidad de Zúrich
PD Dr. Thomas Wicker Prof. Dr. Beat Keller
Tel. +41 44 634 82 52 Tel. +41 44 634 82 30
email: wicker@botinst.uzh.ch email: bkeller@botinst.uzh.ch
Instituto de Biología Evolutiva y Ciencias Ambientales Universidad de Zurich
Profe. Dr. Kentaro K. Shimizu
Tel. +41 44 635 67 40
email: kentaro.shimizu@ieu.uzh.ch
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