Miscanthus sinensis. Imagen: Miya.m
Un equipo de científicos y representantes de empresas del Reino Unido y Estados Unidos ha desarrollado el primer mapa exhaustivo y en alta resolución de un prometedor cultivo energético llamado Miscanthus sinensis o caña chinesca, que describen como una herbácea alta y similar a una caña que puede utilizarse como materia prima con la que obtener biocombustibles, productos biológicos y energía biológica. Su estudio, publicado en la revista PLoS ONE, ofrece conocimientos fundamentales sobre la labor investigadora efectuada para tratar de hacer realidad la producción de bioenergía.
En el proyecto cooperaron científicos del IBERS («Instituto de ciencias biológicas, medioambientales y rurales») de la Universidad de Aberystwyth de Gales y personal de Ceres Inc., grupo con sede en Estados Unidos dedicado a los cultivos energéticos. El equipo galés creó una colección de plantas genéticamente emparentadas, mientras que el grupo estadounidense secuenció y evaluó el ácido desoxirribonucleico (ADN). Según los investigadores, este mapa genético ha acortado los plazos para la conversión de otros cultivos en productos.
En total se mapearon los 19 cromosomas de la caña chinesca. Se obtuvieron y analizaron más de 400 millones de secuencias de ADN y se generó un diagrama del alfabeto genético de la planta. Los autores identificaron 20 000 diferencias genéticas (es decir, marcadores) que permiten distinguir plantas individuales conforme a variaciones muy leves de su ADN. Empleando más de 3.500 de estos marcadores pudieron crear el mapa genético. Según informan, dichos marcadores son importantes y pueden utilizarse para determinar maneras de mejorar cultivos.
En estudios anteriores sólo se había podido identificar cerca de 600 marcadores, no habiéndose logrado caracterizar la estructura de todos los cromosomas del Miscanthus. La caracterización de la estructura era determinante para poner en marcha un programa puntero de mejora genética.
En el proyecto cooperaron científicos del IBERS («Instituto de ciencias biológicas, medioambientales y rurales») de la Universidad de Aberystwyth de Gales y personal de Ceres Inc., grupo con sede en Estados Unidos dedicado a los cultivos energéticos. El equipo galés creó una colección de plantas genéticamente emparentadas, mientras que el grupo estadounidense secuenció y evaluó el ácido desoxirribonucleico (ADN). Según los investigadores, este mapa genético ha acortado los plazos para la conversión de otros cultivos en productos.
En total se mapearon los 19 cromosomas de la caña chinesca. Se obtuvieron y analizaron más de 400 millones de secuencias de ADN y se generó un diagrama del alfabeto genético de la planta. Los autores identificaron 20 000 diferencias genéticas (es decir, marcadores) que permiten distinguir plantas individuales conforme a variaciones muy leves de su ADN. Empleando más de 3.500 de estos marcadores pudieron crear el mapa genético. Según informan, dichos marcadores son importantes y pueden utilizarse para determinar maneras de mejorar cultivos.
En estudios anteriores sólo se había podido identificar cerca de 600 marcadores, no habiéndose logrado caracterizar la estructura de todos los cromosomas del Miscanthus. La caracterización de la estructura era determinante para poner en marcha un programa puntero de mejora genética.
Representación gráfica del mapa genético de Miscanthus sinensis. Fuente: PLos ONE.
Procesos fitogenéticos más baratos, rápidos y sencillos
«Ahora que hemos definido la diversidad genética existente en nuestras colecciones de germoplasmas con los nuevos marcadores de ADN -explicó el Dr. Richard Flavell, de Ceres Inc.- podemos introducir con mayor rapidez rasgos importantes de otros cultivos en nuestros nuevos productos de Miscanthus propagados mediante semillas.» Los autores prevén que a partir de ahora los procesos fitogenéticos serán más baratos, rápidos y sencillos. Es un descubrimiento que también será beneficioso para los cultivadores.
«El programa conjunto, con Ceres, para el desarrollo de la caña chinesca ha deparado conocimientos nuevos sobre la evolución de la especie, así como similitudes y diferencias entre las poblaciones existentes en distintos países y entornos», apuntó el Dr. Iain Donnison del IBERS. «En el caso de otros cultivos hicieron falta décadas para formar una biblioteca de información tan extensa, pero gracias a las modernas tecnologías de la biología y la genómica, Ceres e IBERS han logrado lo que considero uno de los programas de fitogenética basados en marcadores más exhaustivos del mundo por lo que a Miscanthus se refiere.»
El estudio contó con el apoyo del Consejo de Investigación de la Biotecnología y las Ciencias Biológicas del Reino Unido (BSBEC). En relación al estudio, el profesor Douglas Kell del BSBEC manifestó: «Esta asociación entre una entidad académica y otra empresarial representa una contribución significativa de cara a lograr materias primas sostenibles con las que obtener energía renovable y otros productos de origen biológico. Este mapa genético allana el camino hacia mejoras genéticas que permitan captar una mayor cantidad de luz solar, asimilar un volumen mayor de carbono en cada periodo vegetativo y la separación del carbono en la biomasa cosechada. Esta investigación supone un paso importante de cara a mejorar la productividad en materias primas de origen biológico sin incrementar los insumos.»
«Ahora que hemos definido la diversidad genética existente en nuestras colecciones de germoplasmas con los nuevos marcadores de ADN -explicó el Dr. Richard Flavell, de Ceres Inc.- podemos introducir con mayor rapidez rasgos importantes de otros cultivos en nuestros nuevos productos de Miscanthus propagados mediante semillas.» Los autores prevén que a partir de ahora los procesos fitogenéticos serán más baratos, rápidos y sencillos. Es un descubrimiento que también será beneficioso para los cultivadores.
«El programa conjunto, con Ceres, para el desarrollo de la caña chinesca ha deparado conocimientos nuevos sobre la evolución de la especie, así como similitudes y diferencias entre las poblaciones existentes en distintos países y entornos», apuntó el Dr. Iain Donnison del IBERS. «En el caso de otros cultivos hicieron falta décadas para formar una biblioteca de información tan extensa, pero gracias a las modernas tecnologías de la biología y la genómica, Ceres e IBERS han logrado lo que considero uno de los programas de fitogenética basados en marcadores más exhaustivos del mundo por lo que a Miscanthus se refiere.»
El estudio contó con el apoyo del Consejo de Investigación de la Biotecnología y las Ciencias Biológicas del Reino Unido (BSBEC). En relación al estudio, el profesor Douglas Kell del BSBEC manifestó: «Esta asociación entre una entidad académica y otra empresarial representa una contribución significativa de cara a lograr materias primas sostenibles con las que obtener energía renovable y otros productos de origen biológico. Este mapa genético allana el camino hacia mejoras genéticas que permitan captar una mayor cantidad de luz solar, asimilar un volumen mayor de carbono en cada periodo vegetativo y la separación del carbono en la biomasa cosechada. Esta investigación supone un paso importante de cara a mejorar la productividad en materias primas de origen biológico sin incrementar los insumos.»
Referencia
Xue-Feng, M. et al., High Resolution Genetic Mapping by Genome Sequencing Reveals Genome Duplication and Tetraploid Genetic Structure of the Diploid Miscanthus sinensis, PLoS ONE, 7 (3): e33821, 2012. doi:10.1371/journal.pone.0033821
Xue-Feng, M. et al., High Resolution Genetic Mapping by Genome Sequencing Reveals Genome Duplication and Tetraploid Genetic Structure of the Diploid Miscanthus sinensis, PLoS ONE, 7 (3): e33821, 2012. doi:10.1371/journal.pone.0033821