Primer mapa genético de Guayabo República 08-04-2014

Primer mapa genético de Guayabo
Publicado el Martes 8 abril de 2014 , 7:00am
Uruguay hizo un importante aporte a la comunidad científica internacional al construir el primer
mapa genético del Guayabo del país, especie frutícola originaria del sur del Brasil y del noreste de
Uruguay.
El estudio contó con el apoyo de investigadores de Brasil y de Chile. «Contamos con una valiosa población de
mapeo de 160 plantas derivadas de un cruzamiento entre ejemplares de la especie, lo que permitirá seguir
explorando y recabando nuevos y valiosos resultados», explicó Clara Pritsch al portal de la Facultad de
Agronomía (FAgro). Pritsch es coordinadora del Laboratorio de Biotecnología del Departamento de Biología
Vegetal de la FAgro y responsable del proyecto del desarrollo del mapa genético del guayabo.
¿En qué consiste el mapa genético, y cómo describiría este logro?
Una analogía que me gusta usar para explicar el significado de la exploración del genoma y la
construcción de los mapas genéticos es imaginar que se trata del descubrimiento y exploración de
un mar de montañas para el cual es necesario identificar cada uno de los picos y construir un mapa
que oriente futuras expediciones.
Mientras que para diferentes especies de interés agrícola estamos acostumbrados a que sean
exploradores europeos, norteamericanos o chinos, los que han ido «descubriendo» las regiones del
genoma («nuevos picos») de dichas especies y construyendo los primeros mapas (mapas genéticos)
respectivos, en este caso son «exploradores» uruguayos con la colaboración de chilenos y
brasileros.
El equipo emprendió la exploración del genoma de esta especie nativa de América del Sur, logrando
la construcción de una primera versión del mapa del genoma. Este mapa será útil para orientar
nuevas expediciones que apunten a mapas más detallados e informativos de la estructura y
organización del genoma, así como para profundizar en el valor intrínseco de sitios específicos: qué
genes están y qué funciones cumplen en el organismo. Nuestro equipo de trabajo, todos
sudamericanos, siente el mismo entusiasmo que se experimenta a la vuelta de una expedición, que
aunque todavía muy preliminar, fue exitosa.
¿Cómo empezó el viaje para construir las rutas de este mapa, cuáles fueron los antecedentes de este
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proyecto?
La fruta del guayabo tiene propiedades nutritivas importantes que incluyen un alto contenido en
yodo. En menor grado aporta potasio, fósforo, magnesio, sodio y calcio; también es muy rica en
vitamina C y B; además, se han encontrado compuestos de alto valor en biomedicina. En
consecuencia, resulta una alternativa muy interesante para el creciente nicho de alimentos
funcionales y una oportunidad para diversificar la matriz de producción de frutas. La especie tiene
su principal centro de diversidad en el sur de Brasil y noreste del Uruguay. En nuestro país es
utilizada de forma artesanal, no hay aún un gran desarrollo comercial de la fruta como existe en
otros países.
Sin embargo a fines del siglo 19 y comienzos del siglo 20, dos botánicos franceses llevaron algunos
materiales a Europa. Desde allí se transfirió a Estados Unidos, Nueva Zelanda, Colombia y otros
países. En ellos se ha desarrollado la explotación comercial y la mejora genética de variedades. En
Nueva Zelanda, el mercado (800.000 dólares americanos por año) integra una cadena de valor que
incluye fruta fresca y procesada. Las variedades comerciales en uso en estos países habrían
derivado de un número reducido de plantas originalmente colectadas en Uruguay y Brasil.
A partir del año 2000 tanto Brasil como Uruguay comenzaron a pensar en impulsar el desarrollo de
sus frutales nativas. Más o menos a partir de 2002 en Uruguay se empieza a realizar un inventario
de las diversas especies de frutas nativas para ver sus potencialidades. Debido a sus propiedades y
cualidades agronómicas (fruta grande, mayor diversidad, conocimiento), el guayabo del país estuvo
en el primer lugar de la lista.
Para esto ha sido muy importante el vínculo con los investigadores de Brasil, especialmente con la
Empresa de Pesquisa Agropecuaria y Extensión Rural de Santa Catarina (EPAGRI), y la Empresa
Brasileira de Investigación Agropecuaria (EMBRAPA). Ellos tienen estudios avanzados e incluso
han liberado recientemente cuatro variedades. En Uruguay el esquema de trabajo se da a partir del
vínculo entre la Facultad de Agronomía y el Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria
(INIA).
Pioneros
La Ing. Agr. Beatriz Vignale, de la Estación Experimental de Salto de la FAgro (EEFAS) y el Ing.
Agr. Danilo Cabrera del Programa de Fruticultura de INIA Las Brujas, han trabajado en la búsqueda
y evaluación de materiales silvestres destacados estableciendo guayabos en jardines localizados en
la Facultad de Agronomía (EEFAS y Centro Regional Sur, CRS), INIA (Las Brujas y Salto Grande),
así como en predios de productores. Como parte de estos trabajos, se han desarrollado numerosas
poblaciones resultantes de cruzamientos dirigidos.
¿Cuáles considera los principales hitos en este proceso de casi 15 años de estudios?
Un antecedente importante fue un proyecto multidisciplinario financiado por el Programa de
Desarrollo Tecnológico (PDT, anterior a ANII) en 2005, con la idea de colectar accesiones
(individuos) silvestres de la especie distribuidas en cuatro zonas del país, dos localizadas en
Tacuarembó, y las otras en Treinta y Tres y Cerro Largo.
El objetivo era conocer la magnitud de la diversidad genética presente en el país, evaluando tanto
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las variantes en morfología en la planta (hoja flor, fruto), trabajo desarrollado por María Puppo y
Mercedes Rivas (Fitotecnia, Facultad de Agronomía) como a nivel de su ADN (Estela Baccino, tesis
de grado, Lab de Biotecnología, Facultad de Agronomía).
Lo que aprendimos al analizar los resultados es que las cuatro poblaciones silvestres eran muy
diferentes entre sí, y que en general presentaban una alta diversidad genética. Más aún, la diversidad
encontrada dentro de una colección más restringida, conformada por plantas con frutas de muy buen
sabor (instaladas en EEFAS) también era muy alta (Marianella Quezada, tesis de grado, Lab de
Biotecnología, Facultad de Agronomía) .
Estos resultados demostraron que se contaba con diversidad genética abundante y valiosa, útil para
apoyar estudios genéticos de caracteres agronómicos relevantes para la especie. Además, de las tres
valiosas tesis de grado (una en Facultad de Agronomía, y dos en Facultad de Ciencias) realizadas en
el proyecto, se realizaron intercambios de jóvenes estudiantes con Brasil.
En 2009, en el marco de un proyecto CSIC I+D, se iniciaron los estudios para el desarrollo del
mapa genético en el marco de la Maestría en Ciencias Agrarias de Facultad de Agronomía de
Marianella Quezada. En dicho proyecto, Marianella analizó el ADN de cerca de 400 pequeñas
regiones del genoma (marcadores moleculares) en una población de 160 plantas de un cruzamiento
realizado por Vignale; para ello se contó con la colaboración de destacados investigadores en
Genética Molecular y Genética Estadística de Chile y Brasil.
A partir del análisis de la información generada se pudo construir un mapa en el cual figuran 219 de
los 400 sitios analizados, los cuales se distribuyen a lo largo de 10 «cadenas montañosas o rutas»
que corresponderían aproximadamente a 10 de los 11 cromosomas diferentes presentes en la
especie. Mediante análisis adicionales que Marianella realizará en la Universidad de San Pablo
(Piracicaba, Brasil), se integrarán al mapa los sitios que quedaron sin mapear, así como una
importante batería de miles de sitios nuevos resultantes de la aplicación de tecnologías de análisis
genómicos de última generación.
Aunque los mapas genéticos de otras especies frutales más conocidas como citrus y manzano
poseen hoy en el entorno de mil sitios mapeados, nuestro mapa constituye un croquis sólido sobre el
cual seguir agregando sitios nuevos siendo además adecuado para generar información sobre el
valor intrínseco de cada sitio.
¿Cuáles son los beneficios de contar con esta herramienta?
Los mapas genéticos son herramientas poderosas para contestar variadas preguntas sobre la
estructura y función del genoma de una especie. En particular para la agronomía, interesa la
identificación de las regiones del genoma responsables de la expresión de caracteres valiosos como
por ejemplo el tamaño de la fruta o su nivel de acidez y conocer cuál es la contribución relativa de
cada una de dichas regiones en la expresión del carácter. Estos datos definen la arquitectura genética
que «sostiene» o se asocia por detrás de cada dato productivo que registramos en la planta para una
especie.
De esta manera, una vez reconocidos esos sitios del genoma tan relevantes, el genetista puede
identificar individuos que posean para dichos sitios relevantes alternativas de información genética
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que favorezcan la expresión del carácter en el sentido deseado (por ejemplo mayor tamaño de fruta),
mientras que puede eliminar aquellos que posean alternativas de información desfavorables.
Además, puede decidir si considera todos o alguno de dichos sitios en su criterio de selección. De
esta manera, se genera una estrategia adicional de selección de individuos que pueda derivar directa
o indirectamente en el desarrollo de nuevas variedades que expresen atributos mejorados. La
identificación de los sitios del genoma que explican la expresión de caracteres de variación
cuantitativa (QTL: quantitative trait loci) se basa en la detección de fuertes (estadísticamente
significativas) asociaciones entre la presencia de una u otra alternativa de información en cada sitio
y el nivel de manifestación del carácter.
Estas fuertes asociaciones se deberían a que en regiones muy cercanas al sitio analizado se
localizarían genes u otras secuencias de ADN relevantes a la manifestación del carácter. De esta
manera, para un número reducido de sitios del mapa será posible incluir «referencias» del mapa,
que señalen que dichos sitios son altamente explicativos y potencialmente predictivos de la
manifestación de caracteres como el tamaño de la fruta.
¿Cuál es la siguiente etapa, qué viene ahora?
A nivel internacional, ahora hay un gran interés en la aplicación de nuevas herramientas del área de
la química y genómica en la búsqueda de valor en plantas aromáticas y ornamentales, y en especial
con lo relacionado a alimentos exóticos, nutracéuticos, funcionales y de valor biomédico que
trasciende al Uruguay. Esto se hace en laboratorios usando técnicas modernas que aún no están bien
desarrolladas en nuestro país.
Sin embargo, se han generado varios antecedentes interesantes tanto en el área Química, Genética y
Etnobotánica que podemos empezar a potenciar estrechando los vínculos locales y estableciendo
otros con investigadores del exterior.
En este momento Marianella desde Brasil (Universidad de San Pablo) implementará el análisis de
miles de nuevos marcadores en la población de plantas de Salto a los efectos de aumentar la
resolución del mapa, y se comenzarán a registrar detalladamente datos de calidad de fruta de cada
árbol de la población que permitirán el mapeo de los QTL asociados a dichos caracteres.
Los desafíos son muchos: aprender/generar nuevos conocimientos, implementar nuevos
experimentos, conseguir los recursos suficientes. De todas maneras, el entusiasmo es grande, y la
bandera uruguaya estuvo en la foto.
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