Colombia reconstruye el genoma de su principal variedad de caña de azúcar

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Un grupo de investigadores colombianos reconstruyó el genoma de la variedad de caña de azúcar CC 01-1940. Esta información puede ser clave para el mejoramiento genético y la consecución de nuevas variedades de caña de azúcar en el país.

Un grupo de investigadores colombianos reconstruyó el genoma de la variedad de caña de azúcar CC 01-1940. Esta variedad es un híbrido obtenido a partir del cruzamiento entre la variedad CCSP 89-1997 (madre) y CC 91-1583 (padre); y fue seleccionada en ambientes húmedos.

El genoma funciona de manera similar a una biblioteca en donde se almacena toda la información genética de un organismo. Uno de los grandes retos de la ciencia alrededor de la agricultura ha sido identificar y organizar la información genética de diferentes especies vegetales, en especial, esas que son ampliamente cultivadas en el mundo, ya que esta información puede ser clave para el mejoramiento genético y la consecución de nuevas variedades. (Le puede interesar: Concluyen la mayor secuenciación del genoma de la caña de azúcar comercial)

Actualmente se cuenta, por ejemplo, con genomas del arroz (2005), el maíz (2009), la soya (2010) y el algodón (2014). Y desde hace varios años el centro de investigación Cenicaña venía avanzando en la construcción del genoma de la caña de azúcar con base en el ADN extraído de la variedad mencionada. A principios de este año, finalmente, se ensambló la última de las secuencias y se realizaron las validaciones correspondientes, con las cuales finalizó la construcción del primer genoma monoploide de un híbrido colombiano de caña de azúcar.

“Durante los últimos cuatro años, Cenicaña y más específicamente, el equipo de Biotecnología del Programa de Variedades, probó, ensambló y descartó secuencias de ADN del genoma de la variedad de caña CC 01-1940, para tratar de reconstruir de manera ordenada su información genética”, señaló el centro de investigación.

El proceso no fue tarea fácil. Se encontraron piezas genéticas casi idénticas, o repetidas y , además, el genoma de la caña de azúcar está compuesto por 10 mil millones de pares de bases, distribuidos en entre 100 y 130 cromosomas. Para poner un punto de comparación, el genoma humano, por ejemplo, cuenta con 3.200 millones de pares de bases organizados en 46 cromosomas, una cantidad mucho menor.

¿Por qué es importante? Definir un catálogo de los genes presentes en el genoma ayuda a entender la biología de un organismo. De esta manera, es posible conocer su proceso de evolución, su relación con otras especies y su resistencia o susceptibilidad a diferentes tipos de enfermedades, plagas o condiciones abióticas. Además, el genoma es un marco de referencia para entender qué tan variables son los genes entre los organismos de una misma especie o de especies diferentes.

“A pesar de que el genoma de CC 01-1940 fue ensamblado recientemente, ha facilitado la generación de resultados de investigación con usos potenciales para el mejoramiento genético y el sector agroindustrial. Entre esos se destacan la construcción de un código de barras molecular que ayudará a identificar todas las variedades que Cenicaña tiene dentro de su banco (1600 individuos). También, a la identificación de un número mayor de marcadores moleculares (32,000), para realizar estudios de asociación genotipo-fenotipo, y la identificación de genes relacionados con la producción a sacarosa y tolerancia al estrés hídrico”, aseguró John Henry Trujillo, PhD en Ingeniería con énfasis en ciencias de la computación de la Universidad del Valle.

Colombia se suma ahora a un conjunto de países como Brasil, Estados Unidos, China y Tailandia, grandes productores de azúcar a nivel mundial, que tienen secuenciado sus genomas.

Estados Unidos, por ejemplo, concluyó el año pasado el ensamblaje del genoma de Saccharum spontaneum. Brasil lo hizo con la variedad SP 80-3280 y Thailandia con Khon Kaen KK3.

“Los resultados indican que el ensamblaje de CC 01-1940 tiene una mayor cantidad de información ensamblada con respecto a los otros genomas” que ya fueron ensamblados en los otros países, agrega Trujillo. El genoma colombiano tiene un tamaño total de 11.21 Gbp y, de acuerdo con los experimentos de laboratorio, se estima que tiene alrededor de 106 cromosomas. El genoma humano es, por ejemplo, un tercio más pequeño que el de la caña de azúcar, tiene un tamaño de 6.4 Gpb.

A nivel práctico, el contar con el genoma de C 01-1940 ha permitido identificar un mayor número de marcadores moleculares, es decir, secuencias de ADN que pueden ser usados para seguir la herencia de una región del genoma particular (genes). Por ejemplo, el equipo de investigadores tenía marcadores moleculares que eran aparentemente prometedores en el uso eficiente del agua por parte de la planta. “Una vez tuvimos el genoma pudimos ubicar esos marcadores en dicho genoma e identificar los genes adyacentes. Esto nos permitió aislar el gen, clonarlo, ponerlo en una planta modelo y evaluar su función”, explica John Jaime Riascos, líder del área de biotecnología en Cenicaña.

¿Qué consiguieron? Lograron identificar que las plantas sin ese gen vivieron mucho menos, y que las plantas a las que se les insertó el gen eran más grandes. “Así que es muy probable que contribuya a la producción de biomasa”, explica.

Estos resultados en laboratorio podrían ofrecer también enormes ventajas en el proceso de desarrollo de otras variedades de la agroindustria. “Es gratificante saber que un avance científico de este nivel se haya producido en una región dulce por naturaleza”, concluyen en Cenicaña.

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