Un equipo de biólogos y bioinformáticos de la Universidad de Quebec ha identificado los genes del trigo responsables de la tolerancia al frío y al estrés abiótico (alteración del metabolismo molecular inducida por sequías, olas de calor, cambio climático) gracias a una nueva forma de estudiar la genómica de las plantas: el análisis de las secuencias de ADN expresadas en situaciones de estrés. Los resultados de esta investigación han sido publicados en la revista BMC Genomics.
Los ingenieros generaron y analizaron 73.521 trozos de genes expresados (Expressed Sequence Tag) a partir de once catálogos de copias del ADN (cDNA libraries, identificando así a 2.637 genes asociados a la resistencia al frío.
Tal como explica la Universidad de Québec en un comunicado, el descubrimiento tiene otras derivadas: permite cartografíar diversas vías metabólicas y de regulación genética implicadas en el proceso, así como identificar un gran número de nuevos genes que tienen otras aplicaciones en el mundo vegetal. Por ejemplo, han identificado una enzina para la generación de biogás y la mejora de detergentes de agua fría.
A raíz de este descubrimiento, los ingenieros de la Universidad de Quebec en Montreal han creado un compuesto extraído del trigo canadiense capaz de proteger asimismo la integridad de los hepatocitos (células hepáticas) durante el proceso de congelación y descongelación, ampliamente utilizado en medicina.
Estas células de hígado de rata se utilizan para testar numerosos medicamentos, por lo que esta aplicación del descubrimiento ha sido objeto de una patente y de un artículo adicional en el Journal of Biotechnology and Bioengineering. El artículo de BMC se ha situado a su vez entre los cinco más consultados de la publicación.
Bases moleculares
Para poder sobrevivir al invierno, las plantas se aclimatan al frío. Cuando están expuestas a bajas temperaturas, muchas funciones bioquímicas, fisiológicas y metabólicas se alteran en el seno de la planta por indicación genética. Por ello, la identificación de los genes que responden al frío y permiten la supervivencia en condiciones extremas, resulta de gran utilidad para comprender las bases moleculares de la aclimatación al frío.
La disponibilidad de genotipos del trigo con diversos grados de tolerancia al frío ha convertido a este cereal en un excelente modelo para estudiar la aclimatación y otras expresiones del estrés abiótico de las plantas.
Además, el tamaño del genoma haploide del cereal, que es cinco veces mayor que el humano, combinado con un alto porcentaje de secuencias de ADN no codantes, o intrones, (más del 80%), constituyen un importante contribución para completar la secuencia del genoma del trigo, todavía inacabada.
Tal como hemos explicado, la investigación de los ingenieros canadienses se centró en identificar los genes del trigo implicados en la aclimatación, analizando para ello las secuencias de ADN expresadas en situación de estrés.
Los datos fueron obtenidos a partir de plantas de trigo expuestas a diferentes factores de estrés abiótico en distintas etapas de desarrollo. Después de una serie de análisis de laboratorio y bioinformáticas que se escalonaron a lo largo de tres años, los ingenieros descubrieron un total de 29.556 diferentes secuencias del genoma del trigo.
Algoritmo especial
Sólo una quinta parte de estas secuencias era conocida hasta ahora y este salto sólo ha sido posible por la aplicación de un algoritmo especialmente creado para la investigación, que ha sido el que ha tratado toda la información genética reunida.
Un análisis comparado entre los genes descubiertos ahora y los anteriormente conocidos es el que ha permitido finalmente identificar los 2.637 genes del trigo especializados en la resistencia al frío.
Además de aportar un nuevo mapa de las múltiples vías metabolicas y de regulación genética implicadas en el proceso de aclimatación, el descubrimiento proporciona asimismo valiosos marcadores para identificar los cultivos que tendrán la capacidad de resistir al frío, a otros elementos del estrés abiótico e incluso a las enfermedades vegetales.
El trigo es uno de los cereales más consumidos por los humanos: se recogen 600 millones de toneladas anuales en todo el planeta, lo que significa 100 kilos por persona y año. China es el primer productor con el 15% del total mundial, seguida de India (12%), Rusia (14%), Estados Unidos (10%), Francia (6%), Alemania (4%) y Canadá (4%).
Los mayores importadores de trigo son Italia (6,5%), Brasil (5,5%), España (5,3%), Argelia (5%), Japón (4,9%), seguidos por Egipto, Indonesia, Irán, Corea del Sur, Holanda, Bélgica, Marruecos, entre otros.
Los ingenieros generaron y analizaron 73.521 trozos de genes expresados (Expressed Sequence Tag) a partir de once catálogos de copias del ADN (cDNA libraries, identificando así a 2.637 genes asociados a la resistencia al frío.
Tal como explica la Universidad de Québec en un comunicado, el descubrimiento tiene otras derivadas: permite cartografíar diversas vías metabólicas y de regulación genética implicadas en el proceso, así como identificar un gran número de nuevos genes que tienen otras aplicaciones en el mundo vegetal. Por ejemplo, han identificado una enzina para la generación de biogás y la mejora de detergentes de agua fría.
A raíz de este descubrimiento, los ingenieros de la Universidad de Quebec en Montreal han creado un compuesto extraído del trigo canadiense capaz de proteger asimismo la integridad de los hepatocitos (células hepáticas) durante el proceso de congelación y descongelación, ampliamente utilizado en medicina.
Estas células de hígado de rata se utilizan para testar numerosos medicamentos, por lo que esta aplicación del descubrimiento ha sido objeto de una patente y de un artículo adicional en el Journal of Biotechnology and Bioengineering. El artículo de BMC se ha situado a su vez entre los cinco más consultados de la publicación.
Bases moleculares
Para poder sobrevivir al invierno, las plantas se aclimatan al frío. Cuando están expuestas a bajas temperaturas, muchas funciones bioquímicas, fisiológicas y metabólicas se alteran en el seno de la planta por indicación genética. Por ello, la identificación de los genes que responden al frío y permiten la supervivencia en condiciones extremas, resulta de gran utilidad para comprender las bases moleculares de la aclimatación al frío.
La disponibilidad de genotipos del trigo con diversos grados de tolerancia al frío ha convertido a este cereal en un excelente modelo para estudiar la aclimatación y otras expresiones del estrés abiótico de las plantas.
Además, el tamaño del genoma haploide del cereal, que es cinco veces mayor que el humano, combinado con un alto porcentaje de secuencias de ADN no codantes, o intrones, (más del 80%), constituyen un importante contribución para completar la secuencia del genoma del trigo, todavía inacabada.
Tal como hemos explicado, la investigación de los ingenieros canadienses se centró en identificar los genes del trigo implicados en la aclimatación, analizando para ello las secuencias de ADN expresadas en situación de estrés.
Los datos fueron obtenidos a partir de plantas de trigo expuestas a diferentes factores de estrés abiótico en distintas etapas de desarrollo. Después de una serie de análisis de laboratorio y bioinformáticas que se escalonaron a lo largo de tres años, los ingenieros descubrieron un total de 29.556 diferentes secuencias del genoma del trigo.
Algoritmo especial
Sólo una quinta parte de estas secuencias era conocida hasta ahora y este salto sólo ha sido posible por la aplicación de un algoritmo especialmente creado para la investigación, que ha sido el que ha tratado toda la información genética reunida.
Un análisis comparado entre los genes descubiertos ahora y los anteriormente conocidos es el que ha permitido finalmente identificar los 2.637 genes del trigo especializados en la resistencia al frío.
Además de aportar un nuevo mapa de las múltiples vías metabolicas y de regulación genética implicadas en el proceso de aclimatación, el descubrimiento proporciona asimismo valiosos marcadores para identificar los cultivos que tendrán la capacidad de resistir al frío, a otros elementos del estrés abiótico e incluso a las enfermedades vegetales.
El trigo es uno de los cereales más consumidos por los humanos: se recogen 600 millones de toneladas anuales en todo el planeta, lo que significa 100 kilos por persona y año. China es el primer productor con el 15% del total mundial, seguida de India (12%), Rusia (14%), Estados Unidos (10%), Francia (6%), Alemania (4%) y Canadá (4%).
Los mayores importadores de trigo son Italia (6,5%), Brasil (5,5%), España (5,3%), Argelia (5%), Japón (4,9%), seguidos por Egipto, Indonesia, Irán, Corea del Sur, Holanda, Bélgica, Marruecos, entre otros.