{"id":333698,"date":"2020-02-20T18:37:40","date_gmt":"2020-02-20T21:37:40","guid":{"rendered":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=333698"},"modified":"2020-02-21T13:37:02","modified_gmt":"2020-02-21T16:37:02","slug":"la-cana-de-azucar-mapeada","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/la-cana-de-azucar-mapeada\/","title":{"rendered":"La ca\u00f1a de az\u00facar mapeada"},"content":{"rendered":"

Un trabajo que ya lleva m\u00e1s de una d\u00e9cada gener\u00f3 una contribuci\u00f3n importante para la comprensi\u00f3n de la gen\u00e9tica de la ca\u00f1a de az\u00facar. Un grupo internacional de cient\u00edficos coordinado por brasile\u00f1os secuenci\u00f3 parcialmente el genoma de la variedad comercial m\u00e1s importante de esa planta en el pa\u00eds, el cultivar SP80-3280, y hall\u00f3 373.869 genes. Esa cifra es 14 veces mayor que la cantidad de genes registrada en julio de 2018 por un grupo franc\u00e9s que estudi\u00f3 una variedad cultivada en islas del oc\u00e9ano \u00cdndico y del Caribe, y 10 veces superior a lo establecido por un equipo de investigaci\u00f3n chino, tambi\u00e9n el a\u00f1o pasado, para la especie Saccharum spontaneum<\/em>, la ca\u00f1a silvestre, no domesticada.<\/p>\n

En el estudio, que ser\u00e1 publicado en la revista cient\u00edfica GigaScience<\/em>, tambi\u00e9n se determinaron las posibles regiones reguladoras que controlan el funcionamiento de los genes. \u201cNuestro trabajo fue el m\u00e1s abarcador, porque secuenciamos la totalidad del genoma de la ca\u00f1a de az\u00facar en lugar de hacerlo solamente en forma parcial, tal como se hizo en estudios anteriores\u201d, compara la bioqu\u00edmica Glaucia Souza, del Instituto de Qu\u00edmica de la Universidad de S\u00e3o Paulo (IQ-USP), una de las l\u00edderes del equipo y miembro de la coordinaci\u00f3n del Programa FAPESP de Investigaciones en Bioenerg\u00eda (Bioen). El art\u00edculo servir\u00e1 como base para la realizaci\u00f3n estudios tendientes a perfeccionar la producci\u00f3n de biomasa para generar energ\u00eda y de alimentos a partir de un mejoramiento gen\u00e9tico de la planta.<\/p>\n

T\u00e9cnicamente hablando, a los distintos cultivares de ca\u00f1a se los denomina h\u00edbridos poliploides. Su material gen\u00e9tico proviene de m\u00e1s de una especie y contiene varias copias de sus 10 cromosomas b\u00e1sicos. Esta peculiaridad lleva a que su genoma contenga alrededor de 10 mil millones de pares de bases, las unidades qu\u00edmicas que componen el ADN, es decir, m\u00e1s de tres veces la cifra hallada en el Homo sapiens<\/em>. \u201cLos seres humanos poseen dos copias de cada cromosoma, uno heredado del padre y otro de la madre. La ca\u00f1a de az\u00facar comercial contiene normalmente de 6 a 12 copias de cada cromosoma\u201d, explica la bi\u00f3loga Marie-Anne Van Sluys, del Instituto de Biociencias (IB) de la USP, otra de las l\u00edderes del grupo.<\/p>\n

En el estudio, tambi\u00e9n se determin\u00f3 que tan solo un 12,5% del genoma del cultivar SP80-3280 proviene de la ca\u00f1a silvestre, conocida por su robustez natural, y alrededor de un 85% es de la especie Saccharum officinarum<\/em>, cultivada por el hombre desde hace algunos miles de a\u00f1os. Un peque\u00f1o porcentaje de su ADN es fruto de la recombinaci\u00f3n del material gen\u00e9tico de los dos progenitores.<\/p>\n

Las dos investigadoras, Souza y Van Sluys, trabajan desde 2008 en la organizaci\u00f3n del grupo de investigaci\u00f3n con la participaci\u00f3n de colegas de Estados Unidos, China, y Corea del Sur. La divisi\u00f3n de investigaci\u00f3n de Microsoft (Microsoft Research), en la ciudad de Redmond, estado de Washington, EE.UU., tambi\u00e9n particip\u00f3 en los trabajos de secuenciaci\u00f3n. Desde el punto de vista t\u00e9cnico, uno de los grandes avances del grupo fue el desarrollo de m\u00e9todos de lectura y montaje de las largas cintas de ADN en las que el gigantesco genoma de la ca\u00f1a tuvo que ser fraccionado para poder secuenci\u00e1rselo.<\/p>\n

El equipo de la compa\u00f1\u00eda estadounidense cre\u00f3 algoritmos que permitieron realizar esa tarea compleja y tambi\u00e9n utiliz\u00f3 su estructura computacional para procesar ese trabajo. \u201cLogramos trasponer varios obst\u00e1culos, todos relacionados con la manipulaci\u00f3n de un gran volumen de datos\u201d, explica Bob Davidson, experto en software<\/em> para el \u00e1rea de genomas de Microsoft, quien particip\u00f3 del estudio.<\/p>\n

Pese a que se mape\u00f3 todo el genoma del cultivar antes mencionado, tan solo un 30% de las secuencias que se obtuvieron, unos 3 mil millones de pares de bases, se mont\u00f3 de acuerdo con el orden en el que aparecen en sus cromosomas. Esa porci\u00f3n del material es la m\u00e1s importante, pues contiene los genes de la planta, que proveen las instrucciones para la producci\u00f3n de sus prote\u00ednas. El montaje de un tercio del genoma puede parecer poca cosa, dada la enormidad y la complejidad del material gen\u00e9tico de la ca\u00f1a, pero es bastante m\u00e1s de lo que hicieron otros grupos de investigaci\u00f3n. En la secuenciaci\u00f3n efectuada por el Centro de Cooperaci\u00f3n Internacional en Investigaci\u00f3n Agron\u00f3mica para el Desarrollo (Cirad), los franceses trabajaron solamente con una copia de un cromosoma indeterminado. Por eso encontraron solamente 25 mil genes.<\/p>\n

M\u00e1s all\u00e1 de que posee varias copias de sus cromosomas, el genoma de la ca\u00f1a de az\u00facar presenta una dificultad extra al momento de mont\u00e1rselo: cada cromosoma contiene muchos fragmentos m\u00f3viles de ADN que se repiten en su interior, que se denominan elementos de transposici\u00f3n. \u201cEsos elementos son muy similares. Por eso, todav\u00eda no hemos logrado alinear los genes en los cromosomas\u201d, comenta Van Sluys. El gran reto consiste ahora en ordenar todas las secuencias identificadas a lo largo de cada cromosoma del cultivar brasile\u00f1o.<\/p>\n

Aunque no sea la versi\u00f3n final del genoma de la ca\u00f1a, la nueva secuenciaci\u00f3n ser\u00e1 de utilidad para los estudios de perfeccionamiento de las variedades plantadas en Brasil. Los cient\u00edficos descubrieron, por ejemplo, que existen diferencias importantes en parte de las secuencias reguladoras de los genes de la ca\u00f1amiel. Esas divergencias pueden hacer que una planta se adapte en forma distinta cuando queda expuesta a distintos tipos de estr\u00e9s ambientales, tales como el exceso de salinidad, de calor y de sequ\u00eda.<\/p>\n

Como los cultivares comerciales de la ca\u00f1a distribuyen aproximadamente una tercera parte de su carbono en sacarosa, resulta importante estudiar el metabolismo de la producci\u00f3n de az\u00facar y los agentes principales de su regulaci\u00f3n. Uno de los resultados presentados en el trabajo publicado se centra exactamente en la s\u00edntesis de ese tipo de hidrato de carbono. El cultivar SP80-3280 posee elementos reguladores que est\u00e1n particularmente involucrados en la producci\u00f3n de sacarosa y que nunca fueron hallados en el ancestro S. spontaneum<\/em>. Los otros dos tercios del carbono de la ca\u00f1a plantada se concentran en el tallo y en las paredes celulares en general. A causa de su alto contenido de lignina, la mol\u00e9cula que le confiere su rigidez, esas partes duras pueden quemarse en calderas como combustible.<\/p>\n

En este marco, los hallazgos cient\u00edficos obtenidos indican que las secuencias gen\u00e9ticas del cultivar brasile\u00f1o que regulan el proceso de distribuci\u00f3n del carbono se encuentran en las redes de genes definidas durante el crecimiento y la maduraci\u00f3n de la planta. \u201cLa comprensi\u00f3n de todos estos procesos que involucran al carbono, al az\u00facar y a las fibras resulta fundamental cuando se est\u00e1 en pos de un mejoramiento gen\u00e9tico\u201d, comenta Souza.<\/p>\n

Seg\u00fan los autores del estudio, el rendimiento mundial de la ca\u00f1a, que es de 84 toneladas por hect\u00e1rea, representa tan solo el 20% del potencial de la especie, que se estima en 381 toneladas por hect\u00e1rea. Esta proyecci\u00f3n impulsa una carrera internacional para el desarrollo, tanto de estrategias convencionales de mejora de la ca\u00f1a como aquellas que pueden surgir a partir de la biotecnolog\u00eda. Mediante el abordaje tradicional, el aumento de la productividad ha sido acotado, del 1% al 1,5% anual.<\/p>\n

Ese avance modesto impulsa la b\u00fasqueda de nuevas tecnolog\u00edas. En ese contexto, el trabajo gen\u00f3mico presentado ahora constituye un paso adelante en la disputa, que se traduce en cuestiones comerciales. \u201cAparte de los franceses y de los chinos, Estados Unidos tambi\u00e9n ahora procura montar un genoma completo de la ca\u00f1a de az\u00facar, pero todav\u00eda no ha sido publicado\u201d, dice Souza.<\/p>\n

Proyectos<\/strong>
\n1.<\/strong> Sugarcane signaling and regulatory networks (n\u00ba 08\/52146-0<\/a>); Modalidad<\/strong> Proyecto Tem\u00e1tico; Programa de Investigaci\u00f3n en Bioenerg\u00eda (Bioen); Acuerdo<\/strong> Fapemig; Investigadora responsable<\/strong> Glaucia Souza (USP); Inversi\u00f3n <\/strong>R$ 4.318.073,60
\n2.<\/strong> Sugarcane genome sequence: Plant transposable elements are active contributors to gene structure variation, regulation and function (n\u00ba 08\/52074-0<\/a>); Modalidad<\/strong> Proyecto Tem\u00e1tico; Programa<\/strong> Bioen; Investigadora responsable<\/strong> Marie-Anne Van Sluys (USP); Inversi\u00f3n<\/strong> R$ 4.190.155,40<\/p>\n

Art\u00edculo cient\u00edfico<\/strong>
\nSOUZA, G. M. & VAN SLUYS, M.A. et al<\/em>. Assembly of the 373K gene space of the poly\u00adploid sugarcane genome reveals reservoirs of functional diversity in the world\u2019s leading biomass crop<\/a>. GigaScience.<\/strong> En prensa.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Un equipo de cient\u00edficos coordinado por brasile\u00f1os registr\u00f3 m\u00e1s de 370 mil genes al secuenciar un cultivar comercial de la especie","protected":false},"author":112,"featured_media":333699,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[278,306],"coauthors":[417],"class_list":["post-333698","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-ciencia-es","tag-biologia-es","tag-genetica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/333698","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/112"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=333698"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/333698\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":334387,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/333698\/revisions\/334387"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/333699"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=333698"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=333698"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=333698"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=333698"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}