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GENÓMICA

Para todos los gustos

Una investigación dilucida el origen y la diversidad genética de mandarinas, naranjas y limones

Léo RamosAquéllos que suelen consumir naranjas, mandarinas y limones a la venta en supermercados podrían llevarse una agradable sorpresa en el Centro de Citricultura Sylvio Moreira de Cordeirópolis, en el interior paulista. Allí, entre pequeños árboles que crecen en invernaderos y un enorme pomar con plantas adultas, se encuentra una colección con más de 1.700 tipos de frutas cítricas. Entre ellas, hay casi 700 variedades de naranjas dulces ‒las más adecuadas para consumir en jugos o al natural‒ y casi 300 de mandarinas. La degustación de frutas de diferentes árboles en ese centro de investigación ligado al Instituto Agronómico de Campinas (IAC), de la Secretaría de Agricultura del Estado de São Paulo, revela una riqueza sorprendente de sabores y texturas. “Todo el material en poder de la citricultura brasileña pasó por aquí alguna vez”, resume el agrónomo Marcos Machado, investigador del Centro de Citricultura y coordinador del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología en Genómica para el Mejoramiento de los Cítricos (INCT Citros).

A lo largo de los 85 años de existencia del centro, los investigadores cruzaron diferentes variedades buscando fundamentalmente producir plantas resistentes a enfermedades. A partir de cruzamientos tradicionales, casi como los que dieron origen a los cítricos que se encuentran disponibles para el público desde la domesticación de esas especies, el centro fue enriqueciendo su arsenal de técnicas mediante la disponibilidad de información genética. Hasta ahora, ese conocimiento se concentró en el uso de marcadores moleculares para caracterizar cruzamientos, analizando cuáles descendientes del cruzamiento entre dos variedades (o especies) recibieron el material genético de interés para los investigadores. Pero ahora, ha llegado la era de la genómica al Centro de Citricultura, inaugurando nuevas posibilidades.

Cicatriz del injerto: el limón paraguayo sirve como montura para los naranjos

Léo RamosCicatriz del injerto: el limón paraguayo sirve como montura para los naranjosLéo Ramos

El primer gran paso, que rindió un artículo publicado en junio en el sitio web de la revista Nature Biotechnology, aportó revelaciones insospechadas sobre el origen de las naranjas y mandarinas que existen en la actualidad. Se sabía que las frutas cítricas no son especies naturales, sino híbridos perfeccionados mediante cruzamientos naturales en el transcurso de los últimos miles de años. Pero no existen registros de esa domesticación del género Citrus, que se inició en el sudeste asiático. “Sabíamos que había cruzas, pero no conocíamos los detalles”, comenta el biólogo Marco Takita, uno de los autores.

Fue una sorpresa descubrir que algunas mandarinas, de las que se aseguraba que eran variantes de la especie ancestral C. reticulata, en realidad contienen en su genoma varios tramos de otra especie, la pampelmusa (C. maxima), una especie de pomelo. Es como si fuese una naranja enorme, que llega a pesar un kilogramo, explica Takita, y por aquí no se la consume. Se la utiliza como fuente de diversidad genética en programas de mejoramiento y, tal como ahora se sabe, participó en los cruzamientos que resultaron en la mandarina ponkan, que debido a su éxito comercial en el país, fue secuenciada en el Centro de Citricultura con recursos del INCT Citros, que cuenta con financiación de la FAPESP y del Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq). “Es importante saber que la pampelmusa sirvió como fuente genética”, afirma el investigador.

El estudio también encontró una especie inesperada. La mandarina china conocida como mangshan, que se creía que tenía el mismo origen de las otras mandarinas, y en realidad es una especie distinta, C. mangshanensis, que aparentemente tendría un parentesco distante con la C. reticulata.

Otra sorpresa para los consumidores proviene de las naranjas dulces, que en los mercados brasileños se las comercializa en sus variedades más comunes como naranjas pêra, bahia o lima. Esas naranjas, que resultan de una cruza entre C reticulata y C. maxima, en realidad comparten una semejanza genética con mandarinas como la ponkan en buena parte de su genoma. Los resultados revelan una diversidad genética muy estrecha entre las naranjas del tipo dulce y las mandarinas, a partir de un origen común. “El desafío actual pasa por comprender por qué son tan similares genéticamente y tan diferentes al paladar, por ejemplo”, dice Takita.

Banco de germoplasma que alberga una gran diversidad de cítricos

Léo RamosBanco de germoplasma que alberga una gran diversidad de cítricosLéo Ramos

La naranja amarga, que se utiliza, por ejemplo, para elaborar mermeladas, también es un híbrido de las especies ancestrales de la pampelmusa y de las mandarinas. Las deducciones que hoy en día pueden hacerse a partir de los estudios genómicos, como si la película fuera recreada del presente hacia el pasado, indican que el surgimiento de estas frutas en la naturaleza habría ocurrido en el sudeste asiático, hace algunos miles de años, antes de su difusión por el mundo.

El consorcio de científicos que buscan genomas cítricos comenzó a formarse en 2005, con la participación activa de los investigadores del Centro de Citricultura. Sin embargo, al cabo de casi 10 años de trabajo, cuando se había avanzado en la secuenciación de una clementina (variedad de mandarina española), un grupo chino se adelantó y publicó el genoma de la naranja dulce en la revista Nature. Con similares resultados en sus manos, el grupo internacional decidió ampliar el trabajo. “Secuenciamos otros seis genomas y planteamos un debate más elaborado, que incluso refuta algunos puntos del trabajo chino”, relata Machado.

Los resultados revelan por qué, en el caso de esas plantas, cada vez se sabe menos sobre lo que define a una especie. “Hay quienes dicen que existen 163 especies de Citrus, otros distinguen solamente 16”, pone como ejemplo el investigador. “Lineo clasificó seis”, añade, en referencia al naturalista sueco al que se considera el padre de la clasificación de los seres vivos, pues en el siglo XVIII creó la nomenclatura binominal de denominación científica que se utiliza hasta hoy.

Mejoramiento
Partiendo de esa base, Machado considera que el enfoque genómico es una forma de “pensar en grande sin sacar los pies del suelo”. El grupo brasileño ha comenzado a estudiar la ascendencia del limón, cuyo origen se encuentra en la especie C. medica, mediante la secuenciación del limón mandarina [o limón paraguayo]. Esta elección no fue por casualidad: ese tipo de limón, debido a su capacidad de crecimiento en condiciones más áridas, se emplea en el 85% de la citricultura paulista como portainjerto para naranjas y mandarinas. “El norte del estado presenta las mejores características para la producción de naranjas para jugo, pero el clima más seco exigiría un riego inviable”, explica. El estudio genómico puede ayudar en la identificación de la base genética para esa resistencia, como así también en el reconocimiento de los genes asociados con determinadas características, para orientar los cruzamientos y acaso incluso lograr producir en laboratorio la transferencia de genes, denominada cisgénesis por los expertos (se diferencia de la transgénesis pues involucra a especies de un mismo grupo que pueden generar híbridos naturales).

Germinación en laboratorio: variaciones genéticas controladas

Léo RamosGerminación en laboratorio: variaciones genéticas controladasLéo Ramos

A raíz de la importancia económica de los cítricos, estos estudios resultan esenciales no sólo para atender la demanda del mercado, orientar la búsqueda de nuevas variedades, perfeccionar el sabor y otras calidades de los frutos, sino también para hacerle frente a las enfermedades. En el caso de las naranjas, se destacan la clorosis variegada de los cítricos (CVC), provocada por la bacteria Xylella fastidiosa, y el huanglongbing o greening, que ingresó en Brasil hace 10 años y amenaza a los pomares. Las mandarinas son resistentes a la CVC, pero susceptibles al huanglongbing, además de padecer la mancha marrón de las mandarinas, una enfermedad causada por un hongo, Alternaria alternata, que provoca manchas en las hojas y frutos, con pérdida de hojas. La homogeneidad genética puesta de relieve en el estudio de la Nature Biotechnology deja en claro por qué los cítricos son presa fácil de microorganismos que atacan a las plantaciones: cuando un árbol no logra resistir ante el embate de una enfermedad, los otros del mismo tipo tampoco lo consiguen, puesto que son muy parecidos. Por eso, gran parte de las actividades del Centro de Citricultura se concentra en la producción de variantes resistentes a esas afecciones. “Algunos cruzamientos entre mandarinas, por ejemplo, producen frutas que no tienen valor directo para el consumo, pero generan una variabilidad genética importante”, explica la ingeniera agrónoma Mariângela Cristofani-Yali. Publicaciones recientes del grupo del Centro de Citricultura, tales como la aparecida en la revista Journal of Agricultural Science, en 2013, y la de este año en la revista Bragantia, exponen los resultados de los esfuerzos para la creación de nuevas posibilidades de portainjertos y de variedades productoras de frutos.

“En primer lugar introducimos la resistencia, y luego nos enfocamos en buscar la calidad de la fruta”, comenta la investigadora. Para evaluar las posibilidades de cruzamientos con miras a la producción de nuevas variedades para jugo o consumo directo, todos los integrantes del Centro de Citricultura ‒investigadores, estudiantes y empleados‒ funcionan como conejillos de indias en experimentos de evaluación sensorial, que tienen en cuenta la selección de características tales como el color, el sabor y la facilidad de pelado, como evidencia el artículo de 2013 en el Journal of Agricultural Science. Además, también se clasifica a las plantas según su productividad, el rendimiento del jugo y la época de fructificación, entre otras características.

La producción académica constituye una faceta que define la identidad de ese centro de investigación del interior paulista. La otra cara de su razón de ser se basa en su contribución al perfeccionamiento de ese cultivo en el cual Brasil despunta como el mayor productor de naranjas del mundo, siendo el tercero en mandarinas y afines. El mayor productor mundial de cítricos es China, pero se concentra, sobre todo, en mandarinas. “Con las nuevas técnicas podemos aunar lo básico con lo aplicado y generar una plataforma para nuevas cosas”, planea Machado.

Pero el mercado brasileño también tiene una limitación. Gran parte de los naranjos plantados en el país se destina a la producción de jugos concentrados, de modo tal que la industria controla la producción. El interés principal radica en cuánto jugo producen las frutas, más allá del bajo costo, lo cual generó una crisis entre los plantadores de naranjos. Según las estimaciones de Machado, durante la última década, alrededor de 10 mil citricultores abandonaron la producción. Pero el investigador cree que esa crisis podría derivar en consecuencias positivas para el consumidor. Si los científicos de Cordeirópolis tuvieran razón, en los próximos años habría más citricultores que acepten experimentar plantando variedades producidas como resultado de su trabajo, y los mercados y ferias podrían pasar a ofrecer una diversidad mayor de cítricos para su consumo como frutas de mesa. Una perspectiva que hace agua la boca.

Proyectos
1. Una plataforma genómica aplicada a la mejora de los cítricos (nº 08/ 57909-2); Modalidad Proyecto Temático; Investigador responsable Marcos Antonio Machado (IAC); Inversión R$ 3.533.624,89 (FAPESP).
2. Obtención y análisis de nuevas variedades de copas de árboles y portainjertos para la citricultura de mesa (nº11/ 18605-0); Modalidad Proyecto Temático; Investigadora responsable Mariângela Cristofani-Yaly (IAC); Inversión R$ 859.670,11.

Artículo científico
WU, G. A. et al. Sequencing of diverse mandarin, pummelo and orange genomes reveals complex history of admixture during citrus domesticationNature Biotechnology. Online, 8 jun. 2014 (FAPESP).

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