Los científicos que estudian una valiosa, pero vulnerable, especie de álamo han identificado el mecanismo genético responsable de la incapacidad de la especie para resistir una enfermedad generalizada y mortal. Su hallazgo, publicado en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias , podría conducir a variedades de álamo híbrido más exitosas para aumentar la producción de biocombustibles y forestales y proteger los árboles nativos contra la infección.
Un equipo de investigación, dirigido conjuntamente por el Laboratorio Nacional Oak Ridge del Departamento de Energía y la Universidad Estatal de Oregón en colaboración con el Instituto Conjunto del Genoma del DOE y la Universidad de Georgia, analizó la respuesta genética de los álamos negros de pura raza de álamos infectados por un patógenoconocido como Septoria.
La septoria causa chancros o heridas que no se pueden tratar, en la superficie del tronco y las ramas y mata los árboles al comienzo del ciclo de crecimiento.
"Desde la década de 1900, la industria ha tratado de cultivar variedades híbridas de álamo, incluidas las producidas cruzando el álamo oriental y el álamo negro, para producir un árbol de crecimiento más rápido, y la muerte prematura de los álamos hibridados les ha desconcertadocreció en muchas partes de los Estados Unidos ", dijo Wellington Muchero, autor principal del estudio en el Centro para la Innovación en Bioenergía en ORNL.
Las variedades híbridas son económicamente valiosas porque pueden crecer hasta tres veces más rápido que las especies puras. Si los álamos hibridados sobreviven, podrían aumentar drásticamente la producción de materiales de alto valor biológico, biocombustibles y productos forestales como la pulpa ypapel, madera y chapa.
Los álamos de álamo negro crecen de forma nativa en los sistemas fluviales de la región del noroeste del Pacífico de los Estados Unidos, donde Septoria aún no es una amenaza.
"Lo que nuestro estudio reveló es un doble golpe para los álamos negros", dijo Muchero, especialista en interfaces de microbios de plantas. "Dado que el patógeno no es frecuente en su región nativa, estos árboles han permitido que sus mecanismos de resistencia genética se desmoronen consin consecuencia "
"Sorprendentemente, encontramos que un gen que causa susceptibilidad es ampliamente prevalente en todo el rango de especies", dijo Jared M. LeBoldus, autor principal y profesor asistente de patología forestal en la Oregon State University. "Esta resistencia degradada y la susceptibilidad mantenida podrían seren detrimento del ecosistema si Septoria se introduce en el noroeste del Pacífico ".
Para mapear el comportamiento genético del álamo negro, los científicos del estado de Oregón evaluaron más de 3.000 álamos negros individuales mediante una combinación de imágenes digitales y mediciones de la gravedad de la enfermedad para determinar la susceptibilidad al cáncer de Septoria.
Los científicos de ORNL utilizaron recursos computacionales junto con la secuenciación del genoma y el perfil de más de mil genomas proporcionados por el DOE Joint Genome Institute que ayudaron a identificar el gen de resistencia y susceptibilidad en cada álamo negro individual. El equipo luego buscó vínculos entre un conjunto de datos de 28millones de mutaciones conocidas y los perfiles genéticos de los álamos para verificar qué árboles se alinearon con aquellos que se predice que son resistentes o susceptibles a Septoria.
"De esos miles de millones de cálculos, encontramos mutaciones que se correlacionan consistentemente con resistencia o susceptibilidad a la enfermedad", dijo Muchero. "En ORNL, podemos mostrar que nuestros resultados se mantienen en condiciones de campo del mundo real y quela mayoría de los álamos negros de la costa oeste no pueden tolerar el patógeno Septoria ".
Sin embargo, los resultados también identificaron árboles individuales que son resistentes a la enfermedad y pueden usarse para desarrollar híbridos resistentes para la producción comercial, así como informar estrategias de intervención para proteger los ecosistemas del noroeste del Pacífico de la propagación de Septoria.
Muchero y LeBoldus dijeron que esta investigación respalda un desafío emitido por un comité ad hoc de las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina para investigar el potencial de la biotecnología para abordar la salud del bosque.
"Los estudios genéticos pueden ayudar a los científicos y expertos forestales a prepararse para una situación en la que un patógeno ingresa a un ecosistema con poca advertencia y despliega métodos para inocular y potencialmente evitar que las especies en riesgo sean eliminadas", agregaron.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional de Oak Ridge . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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