En el 207 cumpleaños de Charles Darwin, un nuevo estudio de evolución en un grupo diverso de tomates silvestres arroja luz sobre la importancia de la variación genética en las plantas.
El trabajo, publicado hoy en la revista PLoS Biology, utiliza la secuenciación de todo el genoma para revelar detalles sobre los mecanismos evolutivos que impulsaron la divergencia genética en 13 especies de tomates silvestres que comparten un ancestro común reciente.
El primer autor del estudio es el becario postdoctoral James Pease de la Universidad de Michigan, quien realizó el trabajo para su tesis doctoral en la Universidad de Indiana. El análisis genético en profundidad fue dirigido por Leonie Moyle de IU.
"Este estudio revela nuevos detalles sobre los mecanismos genéticos inesperadamente complejos que impulsan la diversificación de las especies de plantas", dijo Moyle, quien realizó la investigación como investigador principal con una subvención de $ 1.18 millones de la National Science Foundation.
"La gran biodiversidad que observamos en las especies de tomate no fue el resultado de un solo factor evolutivo o ambiental. Es el resultado de un complejo conjunto de recursos genéticos que podemos distinguir con datos genómicos a gran escala", dijo Pease, quiense unió al Departamento de Ecología y Biología Evolutiva de la UM en junio de 2015.
La investigación puede contribuir a los esfuerzos futuros para crear plantas de cultivo más resistentes en un momento de cambio climático al aumentar la resistencia a las plagas o al clima severo utilizando métodos de cruzamiento en lugar de ingeniería genética.
Los tomates se usaron para el estudio porque son un grupo de plantas ecológicamente y reproductivamente diverso, dijo Moyle, quien formó parte de un equipo de investigadores que visitaron Ecuador en mayo de 2014 para recolectar diferentes poblaciones de tomates nativos de la Cordillera de los Andes, una biodiversidadpunto de acceso.
Aunque mejor conocido por su trabajo con los pinzones, Darwin también cazó en las Islas Galápagos de Ecuador por tomates silvestres, una de las cientos de especies de plantas y animales recolectadas por el naturalista británico durante su histórico viaje al archipiélago en 1835.
"Casi 200 años después, estas plantas aún revelan nuevas ideas importantes sobre la evolución", dijo Moyle.
Al llevar la tecnología moderna a estos tomates, el estudio pudo aclarar las relaciones genéticas y evaluar el flujo de genes entre estas especies de plantas silvestres, así como revelar la raíz genética de adaptaciones ambientales específicas.
"Aunque las especies de tomate silvestre que viven en los desiertos más secos de la Tierra, o en lo alto de las montañas de los Andes, son muy diferentes en muchos de sus rasgos de los tomates domesticados que comemos por millones, son sorprendentemente similares a nivel genómico,"Dijo Pease.
El equipo encontró evidencia para apoyar tres estrategias genéticas principales detrás de la capacidad del tomate para adaptarse rápidamente al cambio ecológico: el reclutamiento de genes de un grupo ancestral común, el intercambio de genes entre especies a través de una forma de cruzamiento natural llamada introgresión, y elacumulación rápida de nuevas mutaciones genéticas.
Esta última categoría se destacó por la sorprendente cantidad de nuevas mutaciones en los genes que se encuentran en los tomates. De los cuatro grupos principales de tomates silvestres en el estudio, los científicos descubrieron cientos de miles de genes con cambios en la codificación de proteínas que eran únicos para cada unode estos subgrupos ecológicamente diversos.
Todas las especies en el grupo de "frutos rojos", los parientes más cercanos del tomate domesticado, compartieron los cambios en 10 enzimas en la vía química responsables de hacer el pigmento rojo en las frutas maduras, por ejemplo. Otras variaciones genéticas específicas resultaron en másdiferencias extremas, produciendo especies de tomate capaces de sobrevivir en una amplia variedad de entornos.
"Los rasgos diversos y complejos que difieren entre las especies de tomate silvestre, y entre estas plantas y los tomates domesticados, han podido evolucionar muy rápidamente aprovechando al menos tres tipos de variación genética: diversidad de sus antepasados, intercambiando genes entre especiesy nuevos cambios evolutivos ", dijo Pease.
Un mayor conocimiento sobre cómo estos pequeños cambios en la diversidad genética crean grandes diferencias en las especies eventualmente podría conducir a la capacidad de identificar genes específicos responsables de ciertos rasgos deseables, como la resistencia o resistencia a las plagas, muchos de los cuales pueden haberse perdido debido a la historiaprácticas de cría.
"Hay muchos rasgos potencialmente valiosos en los tomates silvestres", dijo Moyle. "Nuestra capacidad para rastrear con precisión las historias genéticas en estas especies podría ayudar a los fitomejoradores a identificar los rasgos deseables que pueden reintroducirse de las especies silvestres en los tipos comerciales mediante cruzamiento".
Los otros autores de la Biología PLoS el trabajo es Matthew Hahn de la Universidad de Indiana y David Haak de Virginia Tech, quien era un investigador postdoctoral en IU en el momento del estudio.
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Materiales proporcionado por Universidad de Michigan . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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