Genoma revela claves sobre la evolución del algodón, la síntesis de fibras y la defensa contra ciertas plagas.
El algodón es uno de los cultivos más importantes del mundo porque su fibra es la principal materia prima de la industria textil. Comprende aproximadamente el 5% del área cultivada global con un valor en el mercado que superó los 630 mil millones de dólares sólo en el 2011.
Existen aproximadamente 50 especies de algodón (género Gossypium) de las cuales 45 son diploides —presentan dos copias de cada uno de sus 13 cromosomas (2n=2x)— y 5 son tetraploides (2n=4x). Los algodones diploides compartieron un ancestro común hace 5 a 10 millones de años y se clasifican en 8 grupos según su tipo de genoma (A, B, C, D, E, F, G y K). Por otro lado, los algodones tetraploides se formaron hace menos de 2 millones de años a través de la unión de dos algodones diploides en un evento conocido como alopoliploidización.
Las dos especies ampliamente cultivadas son G. hirsutum (algodón americano) y G. barbadense (algodón Pima), ambos tetraploides, que se originaron a través del cruce (hibridación) del polen una especie del tipo D (América) con el óvulo de una especie del tipo A (África). Los parientes más cercanos a los progenitores ancestrales que existen en la actualidad son: G. herbaceum (A1), G. arboreum (A2) y G. raimondii (D5).
Con el fin de encontrar genes relacionados con la calidad de la fibra y la productividad del algodón, un grupo de investigadores chinos liderados por el Dr. Shuxun Yu de la Academia China de Ciencias Agrarias (CAAS) han secuenciado y presentado el primer borrador del genoma del G. raimondii, un algodón silvestre endémico del norte de Perú que no llega a formar fibras. Los resultados aparecen publicados esta semana en Nature Genetics.
El borrador comprende el 88% de los 880 Mb que mide el genoma completo, del cual ya ha sido ensamblado el 73%. Se estima que el G. raimondii tiene aproximadamente unos 41.000 genes de los cuales el 92% han sido confirmados a través de datos transcriptómicos (estudio del contenido total de ARN mensajeros). La mayor parte de los genes se encuentran ubicados a los extremos de los cromosomas (regiones subteloméricas).
Al comparar secuencias completas del genoma de G. raimondii con el de su pariente evolutivo más cercano, el cacao, se estimó que compartieron un ancestro común hace unos 34 millones de años. Esta comparación también reveló que el género Gossypium tuvo un evento de duplicación genómica hace unos 16 millones de años.
Aproximadamente el 57% del genoma está compuesto por transposones, porciones de ADN con la capacidad de moverse de una región del genoma a otra de manera independiente, también conocidos como “genes saltarines”. Esta proporción es grande comparado con el cacao (24%) o la Arabidopsis thaliana (14%).
Los investigadores analizaron la expresión de los genes involucrados con la formación de las fibras tanto en G. raimondii como en G. hirsutum y descubrieron que tres de los cuatro genes que codifican para la sucrosa sintasa (Sus) y varios 3-cetoacil-CoA sintasa (KCS) se expresaban más en G. hirsutum, indicando que son requeridos para la iniciación de la síntesis y elongación de las fibras.
Por otro lado, ciertos investigadores han postulado que la formación de las fibras de algodón es un proceso similar a la formación de los tricomas de las plantas. En A. thaliana la formación de los tricomas está gobernado por dos clases de factores de transcripción (FT): MYB y bHLH. Shuxun Yu y su equipo identificaron en el genoma de G. raimondii más de 400 genes relacionados con estos dos FT, los cuales eran expresados preferentemente en los óvulos de G. hirsutum.
Finalmente, los investigadores identificaron los genes responsables de la síntesis del gosipol, un compuesto químico presente en las semillas del algodón que le sirve para evitar el ataque de patógenos y plagas herbívoras. Estos genes podrían ser modificados a través de la ingeniería genética para mejorar la defensa de la planta.
Si nuestro país aprovecha esta oportunidad y destina más dinero para investigar las variedades nativas de G. barbadense, la especie con mejor calidad de fibra y que además puede presentar colores naturales (tal como se puede ver en la imagen de portada), se podría mejorar su productividad para así poder competir en precios con el G. hirsutum y abarcar una mayor proporción del mercado mundial que actualmente es menor al 5%.
Referencia:
Imagen | Variedades nativas peruanas de algodones de color [Instagram (@davidzote)]
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