Científicos chinos logran un nuevo avance en el mejoramiento híbrido de la papa

Miembros del personal clasifican papas en un centro de cultivo de papas en el condado de Xiji, región autónoma de la etnia hui de Ningxia, 2 de marzo del 2023. [Foto: Xinhua]

Científicos chinos han logrado un nuevo avance en el mejoramiento híbrido de la papa mediante el uso de la genómica evolutiva para identificar mutaciones deletéreas.

Cuando la mutación no produce la muerte, sino una disminución de la capacidad del individuo para sobrevivir y/o reproducirse, se dice que la mutación es deletérea. Este tipo de mutaciones suelen producirse por cambios inesperados en genes que son esenciales o imprescindibles para la supervivencia del individuo.

Este avance, logrado por un equipo de investigación del Instituto de Genómica Agrícola de Shenzhen –adscrito a la Academia China de Ciencias Agrícolas- puede ayudar a acortar el proceso de mejoramiento y generar más y mejores variedades de papa.

La papa es el tubérculo alimenticio más importante y uno de los cultivos básicos para la mayoría de los países del mundo, China incluida. En comparación con otros cultivos básicos, la papa necesita menos agua y se puede plantar en una amplia gama de áreas, indicó Wu Yaoyao, miembro del equipo de investigación.

"Pero cultivar una nueva variedad de papa lleva demasiado tiempo. La variedad de papa utilizada para las papas fritas de McDonald's necesitómás de 120 años", explica Wu.

La razón principal es que la papa es tetraploide. Esto significa que tiene cuatro conjuntos de genomas, y depende de la propagación asexual a través de tubérculos, que tienen un largo ciclo de reproducción y baja eficiencia reproductiva. Además, también se infectan fácilmente con enfermedades y son propensos a las plagas.

Con el objetivo de transformar la reproducción de la papa de asexual a sexual, el equipo de investigación lanzó un "proyecto de papa ubicua", que transita de la dependencia de los tubérculos a la dependencia de las semillas para guiar el mejoramiento de la papa mediante el uso de la genómica y la biología sintética.

“Para criar variedades de papa de alta calidad, los científicos necesitan obtener líneas endogámicas con alto contenido homocigótico mediante autofertilización continua, de modo que se puedan producir líneas comerciales híbridas con propiedades consistentes”, asegura Wu.

Sin embargo, durante la historia de reproducción asexual a largo plazo de la papa, se acumuló una gran cantidad de mutaciones deletéreas ocultas. Una vez autofertilizadas, estas mutaciones previamente "invisibles" revelarán su impacto adverso en las plantas, como la reducción de la viabilidad, la esterilidad, la disminución de la resistencia a las enfermedades y el rendimiento. Este fenómeno, conocido como depresión endogámica, representa un obstáculo importante en el mejoramiento híbrido de la papa.

"Superar las mutaciones nocivas es la tarea más difícil en esta investigación", afirma Huang Sanwen, líder del equipo de investigación.

Los investigadores recolectaron y compararon información genómica de 100 materiales de Solanaceae y Convolvulaceae con una historia de evolución acumulada de 1.200 millones de años.

Mientras la papa pertenece a la familia Solanaceae, la batata pertenece a la familia Convolvulaceae.

"Observamos que después de 1.200 millones de años de evolución, si un gen o un trozo de ADN de las plantas permanece sin cambios, indica que es particularmente importante. Hemos identificado los sitios más conservados e inmutables en el genoma", recalcó Huang.

"Si estos sitios genéticos mutan, es muy probable que tengan efectos adversos en las papas, es decir, mutaciones perjudiciales. Hemos explorado la imagen completa de las mutaciones deletéreas a nivel de todo el genoma, y hemos creado el primer mapa bidimensional de mutaciones deletéreas de la papa. Por lo tanto, podríamos buscar y eliminar mutaciones perjudiciales de manera más completa y eficiente", detalló.

El equipo de investigación también desarrolló un nuevo modelo de predicción del genoma completo que incorpora información de mutaciones deletéreas, lo que podría mejorar significativamente la precisión de predicción de rasgos de un 25 a un 45 por ciento como el rendimiento, la altura de la planta y la forma del tubérculo. El modelo podría ayudar a los mejoradores a tomar decisiones tempranas de reproducción, reduciendo así los costos de reproducción y acortando el proceso de reproducción de las papas.

La investigación podría aumentar la eficiencia del mejoramiento de papa en aproximadamente un 50 por ciento, proporcionando una base para la mejora de la variedad. La tecnología también podría aplicarse para mejorar otros cultivos, como batatas, frutas, caña de azúcar, así como muchos cultivos tropicales.

El nuevo avance chino en el mejoramiento híbrido de la papa mediante el uso de la genómica evolutiva para identificar mutaciones deletéreas fue publicado en línea en el último número de la revista científica Cell.