Trabajando con un equipo internacional de mejoradores y científicos del genoma, los biólogos de plantas de la Universidad de Georgia han secuenciado el genoma del espárrago de jardín como modelo para la evolución de los cromosomas sexuales. El trabajo arroja luz sobre preguntas de larga data sobre el origen y la evolución temprana del sexo.cromosomas, y al mismo tiempo sirve como base para los esfuerzos de cría de espárragos.
Su investigación, la primera confirmación de los primeros modelos sobre cómo los cromosomas sexuales divergen dentro de la misma especie, se publicó en Comunicaciones de la naturaleza .
Si bien la mayoría de las plantas con flores son hermafroditas, las plantas de espárragos de jardín son típicamente masculinas XY o femeninas XX, aunque las "supermales" YY se pueden producir en el invernadero. Los productores prefieren plantas completamente masculinas, ya que viven más tiempo y vivenno se auto-siembra. Los criadores producen semillas XY de todos los machos cruzando una hembra XX, con un supermale YY. Hasta ahora las diferencias entre los cromosomas X e Y de espárragos no se entendían y los criadores no podían distinguir a los machos XY de las súper YY sin tiempo-consumir cruces de prueba.
"Una de las cosas que pudimos hacer bastante temprano en nuestra colaboración fue identificar marcadores genéticos que permitieran a los criadores distinguir eficientemente a los machos XY de los machos YY y luego usar esos machos YY para producir semillas completamente masculinas", dijo JimLeebens-Mack, profesor de biología vegetal y autor principal del estudio.
La comprensión de la variación genética en las plantas que permite a los machos XY e YY se avanzó mediante la identificación de los genes que determinan el sexo, lo que allana el camino para un desarrollo y producción más eficientes de valiosas plantas de espárragos híbridos.
"Además de una identificación más rápida de los genotipos sexuales, nuestros colaboradores ahora pueden manipular el cromosoma Y de espárragos para convertir machos en hembras o hermafroditas. En el futuro cercano, los criadores podrán cruzar las líneas que quieran, sin tener quebuscar dentro de una línea particular a la hembra que tiene un conjunto de características, y en otra línea a un hombre con rasgos complementarios ", dijo Leebens-Mack.
Las preguntas sobre la gran diversidad de sistemas sexuales en las plantas se remontan a Charles Darwin, y el genetista danés Mogens Westergaard acuñó un modelo de dos genes para el origen de los cromosomas sexuales a principios del siglo XX. Pero la teoría era imposible de probara través de análisis de cromosomas sexuales en humanos y mamíferos, donde la divergencia de los cromosomas X e Y ocurrió hace decenas de millones.
Sin embargo, las plantas con flores como los espárragos tienen orígenes más recientes de sexos separados y cromosomas sexuales, presentando una oportunidad ideal para probar el modelo de dos genes de Westergaard y al mismo tiempo ayudar a los programas de mejoramiento de cultivos.
Los investigadores descubrieron que, según lo predicho por Westergaard y otros, el enlace de un gen necesario para la función masculina con un desarrollo genético de los órganos femeninos en una pequeña porción del cromosoma Y fue el punto de partida para la evolución de los cromosomas sexuales de espárragos.
"En los últimos cien años, los biólogos evolutivos han formulado la hipótesis de varias formas en que un par regular de cromosomas puede evolucionar en un par X e Y que determinan el sexo", dijo Alex Harkess, ex estudiante de doctorado en el laboratorio Leebens-Mack y autor principalen el estudio: "Nuestro trabajo confirma una de estas hipótesis, mostrando que un par de cromosomas sexuales puede evolucionar mediante mutaciones en solo dos genes: uno que influye en el desarrollo del polen masculino y otro que influye en el desarrollo del pistilo femenino".
"Los criadores han soñado con manipular la determinación del sexo en espárragos de jardín durante décadas", dijo el coautor Ron van der Hulst, de la compañía de cría Limgroup en los Países Bajos. "La identificación de genes de determinación del sexo en los espárragos ahora nos permitirá producir plantas con machos, flores femeninas y bisexuales, y aceleran en gran medida el desarrollo de líneas endogámicas para producir semillas híbridas de élite ".
El coautor y criador de espárragos italiano Agostino Falavigna también señaló que el genoma de referencia para los espárragos de jardín le permitirá a él y a otros criadores usar parientes silvestres de manera más eficiente como fuentes de genes que podrían mejorar la resistencia a las enfermedades, la calidad de la lanza, el sabor, el aroma y el antioxidantecontenido.
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Materiales proporcionados por Universidad de Georgia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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