Las huellas de la selección genética están inscritas en los genomas del álamo

MADRID, 24 Ago. (EUROPA PRESS) -

Un aspecto de los modelos de cambio climático que los investigadores han estado desarrollando examina cómo la gama de las plantas puede cambiar y cómo factores como la temperatura, la disponibilidad del agua y los niveles de luz pueden influir. Bosques avanzando constantemente hacia el norte y estableciéndose en el deshielo del Ártico es sólo uno de los efectos previstos del aumento de las temperaturas globales.

Un reciente estudio publicado en la edición digital de este domingo de 'Nature Genetics' ofrece un enfoque más profundo basado en la población para identificar este tipo de mecanismos de adaptación y describe un método que podría aprovecharse para desarrollar modelos más precisos de predicción del cambio climático.

Para el Departamento de Energía de Estados Unidos, que está desarrollando cultivos de biomasa para producir biocombustibles, este conocimiento podría determinar qué genotipos (el maquillaje genético de un organismo) de los cultivos de biomasa pueden prosperar mejor en ciertos ambientes que en otros.

El equipo de este trabajo, dirigido por Gerald Tuskan, del Laboratorio Nacional Oak Ridge (ORNL) y del 'Joint Genome Institute' del Departamento de Energía estadounidense (DOE-JGI), y Stephen DiFazio, de la Universidad de West Virginia, en Estados Unidos, emplearon una combinación de exploraciones de selección de todo el genoma y análisis para comprender los procesos involucrados en la formación de la variación genética de las poblaciones de álamos naturales ('Populus trichocarpa').

Como parte de esta investigación a largo plazo, el equipo tomó muestras de 1.100 chopos que crecen en poblaciones silvestres en los estados de California, Oregón, Washington y Columbia Británica. Luego propagaron de forma clonada (a través de esquejes) ??estos árboles en tres plantaciones en California y Oregón.

Para su análisis, compararon un grupo de 544 individuos no relacionados cuyos genotipos se pudieron determinar con precisión con el fin de caracterizar la base genética de su variación para la adaptación. El paso de un enfoque centrado en genes candidatos individuales al enfoque computacional de análisis a gran escala de todos ellos es posible gracias a la disponibilidad del genoma del álamo, que fue publicado en la revista 'Science' en 2006 por el DOE-JGI.

Dado que el genoma se puso a disposición del público, se ha utilizado para entender el desarrollo de plantas perennes leñosas y ha servido como modelo para la percepción del nivel del genoma de los árboles del bosque. La publicación en sí ha sido citada más de mil veces en una amplia variedad de revistas.

"Ésta es la primera vez que se han aplicado los recursos de genómica a una cuestión ecológica, en este caso para saber qué hace la selección a nivel del genoma", señala Tuskan. "En el pasado, los científicos se centraban en la adaptación a factores como los niveles de temperatura y luz, y se examinaba su variación en los genes, ya que cambian a lo largo de gradientes ambientales", añade.

Y prosigue: "Había una idea preconcebida y una visión muy estrecha de lo que estaba causando la respuesta. Aquí, tomamos cinco enfoques principales, los aplicamos ciegamente a todo el genoma, y dejamos que el análisis nos mostrara qué son las huellas dactilares de la selección y qué genes están bajo esas huellas".

Según el primer autor del estudio, Luke Evans, de la Universidad de West Virginia, Estados Unidos, no fue fácil pasar de 1.000 genotipos y 45.000 genes "a averiguar lo que no es sólo estadísticamente significativo sino también biológicamente significativo". "Lo hicimos mediante la determinación de objetivos de selección, cosas que parecía que podrían estar bajo la selección natural en las poblaciones silvestres", afirma.

DiFazio puso de relieve la importancia del trabajo computacional y Evans señaló que el estudio produjo casi 18 millones de variantes de un solo par de bases de la secuencia de ADN (llamados "SNPs") en el álamo, que se pueden consultar en Phytozome, el portal de comparación de la genómica de las plantas de DOE-JGI. "Es una enorme cantidad de variantes naturales. Esto proporciona un recurso inmediato para los programas de mejora de árboles", considera.

El equipo identificó 397 regiones genómicas que contribuyen a los rasgos adaptativos de las poblaciones silvestres de álamos. Dada la importancia de los álamos, no sólo por su papel en el ecosistema, por ejemplo, en la captura de carbono, sino también por su importancia económica en sectores que van desde la madera a la bioenergía, Evans cree que la capacidad de tener plantaciones de álamos mediante la propagación vegetativa es una herramienta de mejora de estos árboles.