18 julio 2021

Genes que sustentan la adaptaciĂ³n del melocotonero al cambio climĂ¡tico

Desde el principio de los tiempos ha habido cambios en el medioambiente, y todos los seres del planeta se han ido adaptando a ellos para sobrevivir. Estas modificaciones se ven reflejadas en el genoma y explican el por quĂ© un mismo Ă¡rbol en zonas de climas distintos puede cambiar y dar frutos distintos, por ejemplo, en su sabor o tamaño.

Al mismo tiempo, el cambio climĂ¡tico ha hecho que muchos cultivos sean menos productivos, lo que pone de manifiesto la urgente necesidad de hacerlos mĂ¡s resistentes a los factores de estrĂ©s climĂ¡tico. Muchos estudios han identificado los genes que permiten al arroz, la soja y otros cultivos alimentarios adaptarse a sus entornos locales. Pero pocos estudios se han centrado en los principales cultivos frutales, como el melocotĂ³n domesticado (Prunus persica), que tiene una producciĂ³n mundial anual de 24,5 millones de toneladas. AsĂ­ mismo, Prunus L. (Rosaceae) consta de mĂ¡s de 200 especies que incluyen cultivos frutales de importancia econĂ³mica, como el melocotĂ³n (Prunus persica), la almendra (P. dulcis), la ciruela (P. salicina), el albaricoque (P. armeniaca), el Mei (P. mume) y la cereza dulce (P. avium).

En un reciĂ©nte trabajo, un equipo de investigaciĂ³n dirigido por el Instituto Boyce Thompson (BTI) ha identificado genes que podrĂ­an permitir que los melocotoneros y sus parientes silvestres toleren condiciones estresantes y se adapten al cambio climĂ¡tico. El equipo de investigaciĂ³n examinĂ³ los genomas de 263 parientes silvestres y variedades locales de melocotĂ³n de siete regiones de China, cada una con particularidades medioambientales diferentes: sequĂ­a, fuerte exposiciĂ³n a los rayos UVB, mucho frĂ­o… A continuaciĂ³n, el equipo llevĂ³ a cabo estudios de asociaciĂ³n ambiental en todo el genoma de las muestras, e identificĂ³ mĂ¡s de 2.700 puntos en el genoma que estĂ¡n vinculados a 51 factores ambientales que afectan a los climas locales de esas regiones. Por ejemplo, los melocotones de una regiĂ³n con temperaturas invernales extremadamente bajas presentaban una variaciĂ³n genĂ©tica en la proteĂ­na de fosfotransferencia de histidina AHP5, lo que sugiere que la variante daba al melocotonero la capacidad de resistir el frĂ­o. El equipo confirmĂ³ esta idea demostrando que los niveles de la proteĂ­na aumentaban cuando las plantas eran sometidas a bajas temperaturas. Por otro lado, las plantas de una regiĂ³n muy Ă¡rida albergaban variantes en mĂºltiples genes de la vĂ­a de biosĂ­ntesis del Ă¡cido abscĂ­sico (ABA) que regula las respuestas al estrĂ©s por sequĂ­a, y en 12 genes de las vĂ­as que regulan el metabolismo del almidĂ³n y el azĂºcar. Otros experimentos demostraron que, en respuesta al estrĂ©s por sequĂ­a, el ABA inducĂ­a niveles mĂ¡s altos de una enzima productora de sacarosa, explicando asĂ­ por quĂ© los frutos de los melocotoneros de esta regiĂ³n tienen sistemĂ¡ticamente un mayor contenido de azĂºcar que los de regiones menos Ă¡ridas. En los melocotoneros de la meseta tibetana, ademĂ¡s, el equipo identificĂ³ una variante en la chalcona sintasa 2 asociada a la tolerancia a la intensa radiaciĂ³n UV-B de esa regiĂ³n de gran altitud. La variante aumentaba la producciĂ³n del flavonoide antocianina de color pĂºrpura en los nuevos brotes de la planta, protegiĂ©ndolos del daño de la radiaciĂ³n UV-B.

AdemĂ¡s, un anĂ¡lisis comparativo de los genomas de Prunus indicĂ³ una notable expansiĂ³n de los retrotransposones SINE en los genomas de las especies tibetanas. Los autores identificaron 62 SINEs especĂ­ficos del melocotĂ³n tibetano que se colocalizaron con metabolitos acumulados de forma diferencial en el melocotĂ³n tibetano frente al cultivado. Todos estos datos genĂ³micos y metabĂ³licos de las poblaciones de Prunus nativas de la regiĂ³n del Himalaya indican que la expansiĂ³n de los retrotransposones SINE ayudĂ³ a las especies de Prunus tibetanas a adaptarse al duro entorno de la meseta del Himalaya promoviendo la acumulaciĂ³n de metabolitos beneficiosos.

Finalmente, la informaciĂ³n genĂ©tica proporcionada por estos estudios podrĂ­a ayudar a criar melocotoneros que crezcan en entornos muy diferentes y duros, ampliando el Ă¡rea de distribuciĂ³n geogrĂ¡fica del melocotĂ³n a nuevas regiones. De esta manera se estarĂ­a aumentando el cultivo de este Ă¡rbol, mejorando no solamente su producciĂ³n, sino que tambiĂ©n incrementando las posibilidades de cultivo en otras zonas que hasta ahora no eran favorables, reforzando la economĂ­a y los mercados locales.