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Biotecnología

Genética dulce

El mapa funcional de genes de la caña de azúcar va a ayudar a formar variedades más productivas

Una nueva herramienta genética para la formación de nuevas variedades de caña de azúcar, más productivas y menos susceptibles a la sequía y a las enfermedades, fue desarrollada por un equipo de investigadores de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp). Es el mapa funcional de la caña que muestra marcadores moleculares relacionados a las características agronómicas de la planta, como por ejemplo los genes vinculados a la biosíntesis de la sacarosa, el nombre científico del azúcar. La importancia de ese hallazgo es que, además de servir como edulcorante en el día a día, la sacarosa es fundamental en el proceso de producción del etanol, o alcohol automotor. Las variedades de caña que producen más sacarosa son las más deseadas por los productores de alcohol. Elaboramos un mapa con genes que funcionan como marcadores moleculares, dice la ingeniera agrónoma Anete Pereira de Souza, coordinadora del estudio y profesora del Departamento de Genética y Evolución del Instituto de Biología e investigadora del Centro de Biología Molecular e Ingeniería Genética (Cbmeg), ambos de la Unicamp. Esos marcadores son pequeñas variaciones en las secuencias de las bases nitrogenadas que componen un gene (guanina, citosina, timina y adenina) y pueden estar asociados a características de interés comercial.

La identificación de esos genes partió del resultado del Sucest, sigla para Sugar Cane EST (Etiquetas de secuencia expresa, correspondientes al genoma expreso o activo de un organismo), más conocido como Genoma Caña, realizado entre 1999 y 2003 por cerca de 240 investigadores de universidades paulistas, pernambucanas y fluminenses. El trabajo resultó en el conocimiento de cerca del 90% de los genes de la caña, representados por 43 mil secuencias expresadas de genes. La técnica usada fue el desarrollo de marcadores del tipo microsatélites a partir de las secuencias expresadas de la caña, para posterior construcción del mapa funcional y la localización de los genes en el genoma de la especie.

Los genes de un individuo de una misma especie son los mismos, lo que cambia son las pequeñas variaciones en esos genes, llamados alelos, que pueden identificar diferencias como el color de los ojos, de una flor o hasta la paternidad en los llamadas pruebas de ADN. Un gene puede tener varios alelos, que son variaciones de ese gene. La diferencia entre alelos puede determinar, por ejemplo, un metabolismo más eficiente para la producción de azúcar o en la resistencia a enfermedades y también a la sequía, por ejemplo, explica Anete, que recibió, en enero, el parecer favorable para publicar el mapa funcional de la caña en la revista científica Molecular Breeding.

Con los datos de los marcadores moleculares en las manos es posible analizar una población de plantas productivas y verificar cuales individuos poseen los alelos asociados a la producción de azúcar, por ejemplo. Es posible encontrar alelos que codifican proteínas de mayor interés comercial. Nuestro trabajo es identificar a los alelos favorables en el genoma. Entre los cerca de 400 genes analizados, a partir de 2 mil secuencias que poseían microsatélites, muchos pudrían ser transformados en marcadores moleculares posibilitando su mapeo en el genoma de la caña.

La prole ideal
El mapa funcional permite identificar la planta más productiva por  su constitución molecular. La diferenciación genética identifica, por ejemplo, plantas de caña que, aunque muy productivas en azúcar, poseen poca resistencia las enfermedades o al contrario. La identificación del gene permite el cruce de dos plantas que tengan los mejores alelos, garantizando una prole con las mejores características agrícolas deseables. La investigación molecular con la caña y una futura sistematización de las pruebas genéticas serán un avance  tecnológico para las mejoras, profesionales que hacen los cruces entre plantas (el cambio manual de polen entre dos plantas de variedades diferentes), siempre buscando las mejores características externas, llamadas fenotípicas, en determinada población de planta para formar nuevas variedades más productivas. Ellos podrán usar también los datos moleculares en la selección de las mejores plantas para la realización de los cruces, dice Anete. Los estudios del grupo de la Unicamp contaron también con investigadores del departamento de genética de la Escuela Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (Esalq) y del Centro de Energía Nuclear en la Agricultura, ambos de la Universidad de São Paulo (USP), y tuvieron una financiación del programa Alianza para la Innovación Tecnológica (Pite) de la FAPESP y del Centro de Tecnología Cañera  (CTC), una asociación mantenida por más de cien centrales independientes y 15 asociaciones de productores. Los estudios fueron realizados utilizando una población compuesta por cien plantas, obtenida a partir del cruce controlado entre plantas de dos variedades pre-comerciales del programa de mejoramiento genético del CTC.

El CTC ya está usando los marcadores moleculares específicos encontrados en el estudio para identificar si una planta es una variedad producida por ellos. Eso tiene implicaciones en el cobro de royalties de los agricultores por parte del centro. Otro resultado del grupo fue el desarrollo de una nueva metodología de construcción de mapas genéticos estadísticos. El grupo del profesor Antonio Augusto Franco García, de la Esalq, creó un software especialmente para el trabajo. En vez de dos mapas (uno del padre y otro de la madre de la planta), sobrepuestos para la verificación de los hijos, ellos construyeron un mapa sólo. El próximo paso del grupo es trabajar en conjunto con el CTC y el grupo de la profesora Gláucia Mendes Souza, del Instituto de Química de la USP. En proyecto semejante, ella identificó otros genes de interés comercial que no poseen microsatélites. El método usado por ella es el análisis por microarrays el chips de ADN en que el gene es localizado entre millares de otros y necesita ser probado en campo.

El Proyecto
Desarrollo de marcadores moleculares a partir de ESTs de la caña de azúcar para la selección de características económicamente importantes  (nº 02/01167-1); Modalidad Programa Alianza para la Innovación Tecnológica (Pite); Coordinadora Anete Pereira de Souza – Unicamp; Inversión 172.403,00 reales y 45.495,22 dólares (FAPESP) 103.675,30 reales (CTC)

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