Un grupo de investigadores internacionales encabezado por científicos brasileños ha ensamblado por primera vez la secuencia genómica más completa de la caña de azúcar comercial. Según los autores, a partir de esto se podrán realizar aplicaciones en biotecnología, incluso mejorar la genética y la edición de genes.
Esta hazaña es el resultado de casi 20 años de investigación respaldada por la Fundación de Apoyo a la Investigación del Estado de São Paulo (Fapesp) y servirá como base para la mejora genética del cultivo, según la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO).
Los principales autores de la investigación son Glaucia Mendes Souza, profesora titular del Instituto de Química de la Universidad de São Paulo (IQ-USP) y miembro del Comité Directivo del Programa de Investigación de Bioenergía Fapesp (Bioen-Fapesp), y Marie-Anne Van Sluys, profesora titular en el Instituto de Biociencias de la misma universidad (IB-USP) y miembro del Panel Adjunto de Ciencias de la Vida de Fapesp.
“Es la primera vez que se ven todos los genes de la planta de la caña de azúcar, o la gran mayoría. En proyectos anteriores de varios grupos de investigación las secuencias tuvieron que colapsarse por falta de una herramienta de ensamblaje adecuada, por lo que solo eran una aproximación”, explicó Souza.
«Este conocimiento abre muchas posibilidades, desde aplicaciones en biotecnología hasta mejora genética y edición de genes (sustitución o eliminación de genes con funciones específicas)», resaltó, por su parte, Van Sluys.
Para la reunión de esta serie de genomas se realizó un mapeo de 373 869 genes equivalentes al 99,1 % del genoma total. El grupo secuenció el genoma de la variedad SP80-3280, una de las 20 variedades principales de caña de azúcar cultivadas en São Paulo.
De acuerdo a los científicos, eligieron esta variedad debido a que existen más datos disponibles en la literatura sobre esta que cualquier otra.
Ellos explicaron que los híbridos comerciales actuales de la caña de azúcar se han producido cruzando diferentes variedades de dos especies de caña de azúcar (Saccharum officinarum y S. spontaneum) durante miles de años y tienen un genoma altamente complejo que comprende 10 000 millones de pares de bases en 100 -130 cromosomas.
La secuencia publicada ha permitido por primera vez identificar promotores de genes, que son regiones en el ADN que controlan la expresión de genes.
A modo de comparación, el genoma del trigo contiene 17 000 millones de pares de bases, pero solo 46 cromosomas, mientras que el genoma humano tiene solo 3,2 mil millones de pares de bases, también organizados en 46 cromosomas.
Si bien la tecnología disponible al comienzo del proyecto era capaz de producir secuencias largas, estas tuvieron que construirse a partir de fragmentos más pequeños. El ensamblaje del genoma con estas secuencias requería una potencia informática considerable, que fue suministrada por Microsoft.
En ese sentido, Souza, explicó que «aunque en algunos casos los genes son 99.9 % idénticos, podemos detectar diferencias en sus promotores, y estos nos ayudan a determinar de qué ancestro derivan las copias, S. officinarum o S. spontaneum”.
Entre los logros obtenidos se destaca, por ejemplo, el estudio de cómo las diferentes copias contribuyen al aumento de los rendimientos de azúcar y fibra y qué copias pueden ser ventajosas para los diferentes genotipos seleccionados por los programas para producir variedades de caña para azúcar y energía.
El próximo desafío para los científicos de la Universidad de São Paulo es desarrollar herramientas para el mejoramiento genético de la caña de azúcar y probando varios genes candidatos en plantas modificadas genéticamente.
Así también, están llevando a cabo estudios comparativos de genómica en grandes familias de genes con el objetivo de comprender sus contribuciones a las variedades de caña de azúcar utilizadas en los programas brasileños de mejora genética. Los investigadores esperan encontrar genes que puedan ayudar a aumentar los rendimientos, mejorar la resistencia a la sequía y contribuir al desarrollo de nuevos compuestos a partir de la caña de azúcar.
