Entrevista a Jordi García-Mas, investigador del Programa de Genómica y Biotecnología del IRTA en el CRAG
Controlar nuestros cultivos, hacerlos más fuertes y a la vez más atractivos para el consumidor. Ese ha sido siempre el anhelo de buena parte de la ciencia hortícola. En los últimos años el avance en este terreno ha sido espectacular y buena muestra de ello es que a día de hoy tenemos ya el mapa genético de la mayor parte de nuestras frutas y verduras. En el caso del melón jugó un papel muy importante el IRTA, que coordinó la secuenciación desde Barcelona. Jordi García-Mas, investigador del Programa de Genómica y Biotecnología del CRAG, cuenta a Horticultura las consecuencias de aquel importante avance y hacia dónde se dirige la investigación en genómica en el campo de la horticultura
La investigación en melón ha sido uno de los grandes estandartes de su trabajo, porque desde el CRAG se coordinó la secuenciación de su genoma. ¿Qué ha significado?
La obtención de la secuencia del genoma de melón ha supuesto para nosotros un avance significativo en nuestras investigaciones en esta especie. Disponer de esta herramienta ha permitido identificar algunos genes responsables de caracteres de interés agronómico de una manera más rápida y eficiente a como lo hacíamos antes de disponer del genoma. El proyecto de secuenciación del genoma de melón es hasta el momento el único proyecto de este tipo completamente coordinado y realizado en nuestro país, demostrando que nuestra investigación en genómica vegetal puede ser competitiva si se dispone de los medios adecuados para realizarla. La publicación de la secuencia del melón ha permitido también que la comunidad científica que utiliza el melón como modelo de estudio se beneficie de esta nueva herramienta en distintos ámbitos de la investigación.
¿Cómo puede evolucionar la mejora genética del melón o cualquier otro cultivo a partir de la secuenciación de su genoma? ¿Qué ejemplos conocidos tenemos en el mercado?
El conocimiento de la secuencia del genoma de una especie cultivada permite disponer de herramientas eficientes para ser aplicadas a programas de mejora genética. En estos momentos disponemos de la secuencia del genoma para la mayoría de especies cultivadas, lo que está permitiendo identificar con más rapidez los genes responsables de muchos caracteres de interés agronómico. Podemos utilizar el conocimiento de estos genes para seleccionar aquellos individuos portadores de los alelos de interés en programas de mejora genética, usando selección asistida por marcadores. Existen muchos ejemplos en multitud de especies, mayoritariamente relacionados con la selección de plantas resistentes a enfermedades producidas por virus, bacterias, hongos e insectos. La información del genoma también permite disminuir drásticamente el número de generaciones necesarias para introducir un alelo de interés en una variedad comercial a partir de material donante. En algunas especies, sobretodo en algunos cereales, la información de polimorfismos de secuencia en todo el genoma está permitiendo comenzar a aplicar la selección genómica, aproximación en la que es posible predecir el fenotipo de algunos individuos a partir únicamente del conocimiento de su genotipo.
¿En qué aspectos se está trabajando actualmente a nivel de mejora en melón? ¿Color, dulzura, resistencia a enfermedades…?
Los caracteres de interés en mejora del melón los podríamos clasificar en dos tipos: aquellos orientados al productor y aquellos orientados al consumidor. En el primer grupo se incluyen mayoritariamente la resistencia a enfermedades y plagas, el rendimiento y la estabilidad del fruto en postcosecha. En el segundo grupo, el contenido en azúcares y ácidos, el aroma y calidad organoléptica en general. El segundo grupo de caracteres es más complicado de abordar en proyectos de mejora, puesto que habitualmente se trata de caracteres de herencia compleja, a diferencia de la resistencia a enfermedades, que habitualmente está controlada por caracteres monogénicos.
¿En qué otras frutas y hortalizas se está trabajando actualmente desde el CRAG?
Principalmente en especies de la familia de las rosáceas, como el melocotonero y otras especies frutales del género Prunus, y el fresón, en ambos casos usando aproximaciones parecidas a las que he descrito para el melón. Ya se dispone de la secuencia del genoma de estas especies y se están caracterizando caracteres de interés agronómico relacionados con resistencia a enfermedades y calidad de fruto. En el CRAG también hay algunos grupos de investigación que estudian el metabolismo de los compuestos isoprenoides en tomate, usando una aproximación metabolómica. De manera más minoritaria trabajamos con otras especies hortícolas que pertenecen a las familias cucurbitáceas y solanáceas.
¿Hacia dónde se dirige la investigación en genómica en el campo de la horticultura?
Para la mayoría de especies hortícolas de interés ya se dispone de un genoma secuenciado o se está a punto de obtener. Las aplicaciones de la genómica son muy amplias, pudiendo destacar algunas de ellas.
Una aplicación importante de la genómica en la investigación actual es la caracterización de los genes responsables de caracteres de interés de herencia tanto monogénica como poligénica, usando poblaciones segregantes o análisis de asociación (conocido como GWAS). En especies modelo como Arabidopsis, se pretende entender el funcionamiento de los diversos procesos que controlan el desarrollo de una planta desde un punto de vista de investigación más básica, mientras que en especies cultivadas tratamos de entender aquellos procesos biológicos característicos de cada especie o que puedan presentar algún interés en programas de mejora genética.
Otra línea de investigación en auge es la epigenómica, que pretende entender la variación que no es debida a los cambios en la secuencia del DNA sino a modificaciones del DNA, y que tiene un impacto más importante de lo que pensábamos inicialmente.
La genómica permite también el genotipado a gran escala de colecciones de individuos o poblaciones naturales y colecciones de mutantes artificiales, para la identificación de nuevos alelos de genes de interés de una manera rápida y eficiente. Un objetivo a medio/largo plazo es lograr predecir el fenotipo a partir del genotipo, como ya he comentado anteriormente, gracias a la disponibilidad de métodos de genotipado de alto rendimiento o resecuenciación que permiten rastrear miles de loci de una manera muy eficiente.
Por último, aunque el listado no es exhaustivo, citaría la disponibilidad de nuevas tecnologías de mejora (new breeding tecnologies) que permiten la edición del DNA de una manera eficiente, como el CRISPR-Cas9. Este tipo de tecnologías están llamadas a desplazar a los GMOs para la obtención de plantas con fenotipos deseados, aunque en Europa todavía no existe ningún tipo de regulación sobre dichas tecnologías.
¿La genómica es uno de los campos de la investigación cuya transferencia al productor es más complicada?
En muchas especies hortícolas en las que se comercializan híbridos las tecnologías genómicas se aplican en los programas de mejora genética que realizan las empresas de semillas. Por tanto el productor recibe la semilla ya mejorada, aunque puede no ser consciente de que para la obtención de esa semilla se han usado tecnologías genómicas para acelerar el proceso de obtención de la variedad y seleccionar fenotipos de interés para el productor. En especies como los frutales, de ciclo mucho más largo, poco a poco se van implementando técnicas como la selección asistida por marcadores para seleccionar caracteres de herencia sencilla. La inversión en tecnologías genómicas aplicadas a los programas de mejora será más o menos elevada dependiendo del interés económico que tenga una especie vegetal.
En los últimos años se ha insistido mucho en la importancia de los bancos de germoplasma para la recuperación de antiguas variedades y mejorar la agrodiversidad. ¿Qué opinión tiene al respecto?
Es un tema muy importante. Las variedades tradicionales conservadas en bancos de germoplasma son una fuente de variabilidad genética muy útil. Es muy frecuente utilizar estas colecciones de germoplasma para buscar nuevos fenotipos de interés agronómico que no se encuentran en las variedades comerciales, como por ejemplo resistencias a enfermedades, que una vez identificadas se introducen en material comercial mediante programas de retrocruzamiento. Hay diversos proyectos internacionales en marcha en los que se pretende resecuenciar el genoma de variedades tradicionales de distintas especies cultivadas con el objetivo de descubrir nuevos alelos de interés, para su posterior incorporación en programas de mejora genética de las variedades comerciales.
