La comida reconfortante que conocemos y amamos hoy en día, ya que la papa fue domesticada entre 8,000 y 10,000 años atrás de una especie silvestre nativa de la Cordillera de los Andes en el sur del Perú. Durante el siglo XVI, se cree que los conquistadores españoles transportaron la rugosa raízcomo vegetales al otro lado del Atlántico.
Ahora, un equipo de investigadores ha trazado este linaje para aprender cómo se domesticó la papa y cómo evolucionó su ADN con el tiempo.
"Secuenciamos los genomas, o el código genético, de un espectro de papas nativas de América del Sur - Perú, Bolivia y Ecuador", dijo Richard Veilleux, jefe del Departamento de Horticultura en el Virginia Tech College of Agriculture yCiencias de la vida y el profesor Julian y Margaret Gary: "Se ve un arco iris de papas en el continente. La forma en que se movieron y fueron domesticadas ha sido debatida durante muchos años".
Veilleux y su estudiante de posgrado, Parker Laimbeer, candidato a doctorado en horticultura de Rappahannock, Virginia, se asociaron con colegas de la Universidad Estatal de Michigan, incluidos C. Robin Buell, profesor de biología vegetal, y Michael Hardigan, ex asistente de investigación de posgradoy ahora investigador postdoctoral en la Universidad de California Davis, para llevar a cabo un proyecto de genoma vegetal en respuesta a una oportunidad de financiación de la National Science Foundation. Su trabajo fue publicado recientemente en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América .
"Los resultados aumentan nuestra comprensión de cómo se domesticó la papa y qué genes son importantes. También identificamos genes potenciales para mejorar en el futuro y mostramos cómo la secuenciación del genoma de alto rendimiento proporciona nuevas herramientas", dijo Veilleux.
Para obtener más información sobre este cultivo, el tercer cultivo más importante para el consumo humano directo, el equipo examinó las especies silvestres y cultivadas, incluidas las papas que se encuentran en los mercados sudamericanos, las variedades domésticas de América del Norte y las razas terrestres, que son papas cultivadasanálogo a las razas de la herencia.
Luego, utilizando enfoques genómicos modernos, los investigadores buscaron dar una idea de la diversidad genómica, revelar eventos de hibridación históricos e identificar genes dirigidos durante la domesticación que controlan la variación de los rasgos agrícolas, todos los cuales son vitales para la seguridad alimentaria.
"Lo que complica las papas es que no se reproducen de verdad", dijo Veilleux. "Si siembras semillas, obtienes menos de lo que comenzaste".
Otro cambio que acompañó a la domesticación de la papa es la reducción de la fertilidad del polen. Mientras que las especies silvestres deben ser fértiles para dispersar las semillas, las especies cultivadas crecen a partir de tubérculos. Esta irrelevancia atrofió la fertilidad de la especie, y el efecto podría observarse a nivel genómico.
El Russet Burbank, un mutante de la papa Burbank, fue lanzado en el año 1902. Hasta la fecha, esta variedad sigue siendo la más popular en los Estados Unidos, lo que subraya una larga falta de avance en el mejoramiento de la papa.
Sin embargo, los esfuerzos para comprender mejor la composición genética de la papa han estado llenos de desafíos, entre los cuales está el hábito del cultivo de mantener cuatro copias de cada gen.
Veilleux y Laimbeer estudiaron la variación del número de copias: copias múltiples de genes dentro del mismo organismo. A través del proceso de reproducción, las copias múltiples de una secuencia de ADN se duplican o eliminan no solo en las papas, sino en todas las especies de plantas y animales. Cuandonace un organismo, los cambios como resultado de la meiosis producen diferentes copias de diferentes partes del genoma. Este proceso imperfecto permite mutaciones y ADN adicional. Las copias adicionales de ADN pueden ser beneficiosas en algunos casos, lo que lleva a una mayor variación genética y perjudicialen otros, conduce a la enfermedad.
"Debido a la complejidad genética de la papa, no podríamos haber llevado a cabo esta investigación sin acceso a un genoma de papa secuenciado", dijo Laimbeer. "El genoma secuenciado nos permite comparar todas las otras papas con este modelo".
Como sucede, Veilleux y Buell formaron parte del Consorcio de Secuenciación del Genoma de la Papa de casi 100 científicos que secuenciaron el primer genoma de la papa del mundo. La secuenciación del genoma de la papa, publicada en 2011, se basó en la disponibilidad de una papa "doble monoploide", conocido como DM, desarrollado en el laboratorio Veilleux. La relativa simplicidad genética del tubérculo en comparación con las papas comerciales hizo que sea más fácil secuenciar usando la tecnología de secuenciación de próxima generación disponible. La secuencia DM continúa sirviendo como genoma de referencia para la papa.
"Alineamos los genomas de cada papa que estudiamos con la papa DM", dijo Laimbeer. "Ahora, podemos ver la imagen en la caja al armar cada rompecabezas del genoma de la papa. Tiene sentido".
Las contribuciones del equipo de investigación para una mayor comprensión del modelo genético del tubérculo pueden ayudar a los productores a realizar una transición hacia un esquema de mejoramiento exitoso que produzca variedades deseables. La industria de las papas fritas, por ejemplo, es muy selectiva sobre qué tipos de papas usa.Las muestras de bocadillos requieren el contenido de almidón perfecto para producir el color y la textura correctos cuando se fríen. Las papas también deben tener la forma correcta, con ojos poco profundos para pasar a través de las máquinas de picar.
Gracias a Veilleux y Laimbeer, pronto será más fácil criar la papa frita perfecta o acceder a rasgos deseables como una mayor resistencia a las enfermedades en especies silvestres o primitivas. Las poblaciones naturales existentes, creen, representan una fuente esencial de potencial adaptativo sin explotar.
Cuidado con Russet Burbank, pronto puede haber nuevas variedades que compitan por la mejor papa.
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Materiales proporcionados por Virginia Tech . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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