Secuenciado el genoma del trigo duro, que permitirá variedades mejor adaptadas a los desafíos climáticos, con más rendimiento y mayor sostenibilidad
Un consorcio internacional ha secuenciado todo el genoma del trigo duro: la fuente de sémola para la pasta, un alimento básico para la población mundial, según un artículo publicado en Nature Genetics. El equipo también ha descubierto cómo reducir significativamente los niveles de cadmio en el grano duro, garantizando la seguridad y el valor nutricional del grano a través de la cría selectiva.
"Este trabajo innovador conducirá a nuevos estándares para el mejoramiento y la seguridad de los productos derivados del durum, allanando el camino para la producción de variedades de trigo duro mejor adaptadas a los desafíos climáticos, con mayores rendimientos, mejor calidad nutricional y mayor sostenibilidad". dijo Luigi Cattivelli del Consejo de Italia para la Investigación y la Economía Agrícola (CREA).
El genoma del trigo duro es cuatro veces más grande que el genoma humano. El equipo ha reunido por primera vez el genoma completo de la variedad Svevo dealta calidad .
"Ahora podemos examinar los genes, su orden y estructura para armar un plan que brinda la oportunidad de comprender cómo funcionan y cómo se comunican entre ellos", dijo el criador de trigo Curtis Pozniak de la Universidad de Saskatchewan (USask). "Con este plan, ahora podemos trabajar rápidamente para identificar los genes responsables de los rasgos que seleccionamos en nuestros programas de mejoramiento como el rendimiento, la resistencia a enfermedades y las propiedades nutricionales".
La investigación involucró a más de 60 científicos de siete países. El trabajo fue coordinado por Cattivelli e incluyó a los autores correspondientes Pozniak de USask y Klaus Mayer del Helmholtz Zentrum en München (Alemania), así como a los investigadores Aldo Ceriotti y Luciano Milanesi del Consejo Nacional de Investigación de Italia CNR y Roberto Tuberosa de la Universidad de Bolonia (Italia).
"Ahora podemos ver las distintas firmas de ADN que han sido tan críticas para la evolución y la reproducción del trigo duro, lo que nos permite entender qué combinación de genes está impulsando una firma en particular y mantener esas áreas objetivo del genoma para futuras mejoras en la reproducción, ”Dijo Marco Maccaferri, autor principal del manuscrito.
El trigo duro, utilizado principalmente como materia prima para la producción de pasta y cuscús, evolucionó a partir del trigo salvaje y se estableció como un cultivo prominente hace aproximadamente 1.500 a 2.000 años en el área del Mediterráneo. El equipo comparó la secuencia de trigo duro con su pariente salvaje y pudo revelar los genes que los humanos han estado seleccionando a lo largo de los siglos. Los científicos descubrieron una pérdida de diversidad genómica en el trigo duro en comparación con su pariente de trigo silvestre, y han podido hacer un mapa de estas áreas de pérdida y recuperar con precisión los genes beneficiosos perdidos durante siglos de reproducción.
“A diferencia de los humanos, el trigo duro es un llamado poliploide y contiene dos genomas. "La forma en que estos genomas interactúan y coordinan sus actividades es una pregunta fundamental que también podría tener un impacto en la calidad y el rendimiento de los alimentos", dijo Mayer.
En un emocionante descubrimiento genético, el equipo de USask de Pozniak, junto con los científicos de la Universidad de Alberta Gregory Taylor y Neil Harris, identificaron el gen en el trigo duro responsable de la acumulación de cadmio, un metal pesado tóxico que se encuentra en muchos suelos.
"Ahora que hemos identificado este gen, podemos seleccionar efectivamente las variedades que no acumulan una cantidad significativa de cadmio en el grano, niveles muy por debajo de los estándares de la Organización Mundial de la Salud que asegurarán que nuestros productos de trigo duro sean más seguros desde el punto de vista nutricional", dijo Pozniak. El trigo duro se cultiva principalmente en Canadá, Europa, Estados Unidos y el sur de Asia, y sigue siendo un cultivo clave para las granjas pequeñas en el norte y este de África, así como en el Medio Oriente.
Como la pasta es un alimento básico para la población mundial, las industrias están pidiendo más trigo duro, más seguro y de mayor calidad. “Tener esta secuencia de genoma de alta calidad de trigo duro nos permite comprender mejor la genética de las proteínas del gluten y los factores que controlan las propiedades nutricionales de la sémola. Esto ayudará a mejorar los rasgos de calidad de la pasta ", dijo Ceriotti.
“La selección de nuevos cultivares durum con mayor potencial de rendimiento, así como una mejor calidad y propiedades nutricionales, es fundamental para nuestro bienestar futuro, particularmente frente al cambio climático. ", Dijo Tuberosa. La disponibilidad de la secuencia del genoma del trigo duro es una herramienta esencial para lograr estos objetivos y proporciona un puente estratégico entre la biodiversidad de los progenitores silvestres y el trigo harinero".
El financiamiento fue proporcionado por: CREA; el Ministerio de Educación italiano, Universidad y proyectos de investigación InterOmics y PON-ISCOCEM; Consejo de Investigación de Ciencias Naturales e Ingeniería de Canadá; Genome Canada y Genome Prairie; El Ministerio de Agricultura y Gobierno de Canadá de Saskatchewan a través del Fondo para el Desarrollo de la Agricultura; Fundación de Investigación de Granos Occidentales; Comisión de Trigo de Saskatchewan; Comisión de Trigo de Alberta; Asociación de Productores de Trigo y Cebada de Manitoba; Fondazione AGER; Universidad de Bolonia; Fundación Binacional de Ciencia; Fundación de Ciencias de Israel; Departamento de Agricultura de los Estados Unidos; Ministerio Federal Alemán de Alimentación y Agricultura; y el Ministerio de Educación e Investigación de Alemania.
El artículo de Nature Genetics puede verse en http://dx.doi.org/10.1038/s41588-019-0381-3
El acceso al genoma del trigo duro está disponible en: http://www.interomics.eu/durum-wheat-genome
y en la base de datos científica GrainGenes
