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| Matthew Hufford es el primer autor de un estudio que detalla los genomas de 26 líneas de maíz. Hufford dijo que la enorme diversidad genética presente en el maíz creó obstáculos para el ensamblaje de los genomas. Alrededor del 85% del genoma del maíz está compuesto por patrones repetidos. Crédito: Christopher Grannon/Iowa State University News Service |
El mapeo de los 26 genomas se detalla en un artículo publicado en la revista Science, y Matthew Hufford, primer autor del estudio y profesor asociado de ecología, evolución y biología de organismos en la Universidad Estatal de Iowa, dijo que los genomas ayudarán a los científicos a armar el rompecabezas de la genética del maíz. Utilizando estos nuevos genomas como referencia, los científicos de las plantas pueden seleccionar mejor los genes que probablemente conduzcan a un mejor rendimiento de los cultivos o a la tolerancia al estrés.
"Permite obtener una comprensión mucho más precisa de lo que impulsa la variación de los rasgos", dijo Hufford. "Si un obtentor quiere seleccionar la variación adecuada para producir un rasgo que le interesa y sólo tiene una visión borrosa de las causas genéticas de la variación de ese rasgo, está trabajando con las manos atadas a la espalda. Así que les estamos dando mucha más información para seguir adelante".
El primer genoma de maíz que se cartografió fue la línea genética conocida como B73, una línea desarrollada en el Estado de Iowa. Patrick Schnable, director del Instituto de Ciencias Vegetales de la ISU, y Doreen Ware, profesora adjunta del Laboratorio de Cold Spring Harbor e investigadora científica del USDA, dirigieron el esfuerzo de ensamblaje del genoma, que se completó en 2009. Desde entonces, B73 ha servido como genoma de referencia principal para el maíz, con un puñado de ensamblajes genómicos adicionales disponibles sólo en los últimos años. Esto significa que los científicos tienen un conocimiento limitado de las secuencias genéticas de otros genomas de maíz que no están presentes en B73.
"Aunque el primer genoma fue muy valioso, ya que proporcionó una lista inicial de piezas y un diagrama de cableado parcial, sabíamos que no estaba completo", dijo Ware. "Era fundamental desarrollar otras referencias genómicas para comprender la arquitectura genética que subyace a importantes rasgos agrícolas".
Pero los 26 genomas cartografiados en el nuevo estudio abarcan una amplia gama de diversidad genética, desde las palomitas de maíz hasta el maíz dulce y el maíz de campo de diversas condiciones geográficas y ambientales. Esto proporciona muchos más datos de referencia para los científicos que buscan en la genética del maíz objetivos que puedan mejorar el rendimiento del cultivo.
La diversidad genética supone un reto
Hufford dijo que la enorme diversidad genética presente en el maíz creó importantes obstáculos para el ensamblaje de los nuevos genomas. Dijo que el 85% del genoma del maíz está compuesto por elementos transponibles, o patrones que se repiten en todo el genoma. Hufford comparó esos elementos transponibles con un rompecabezas en el que la gran mayoría de las piezas son de un solo color. Toda esa repetición hace difícil averiguar cómo encajan las piezas.
"Si no puedes encontrar un color o una forma únicos que te digan dónde poner la pieza del puzzle, estás en un mundo de dolor", dijo Hufford. "Pero si consigues piezas de puzzle ligeramente más grandes con características únicas, eso simplifica el proceso".
Los avances tecnológicos proporcionaron las herramientas que los investigadores necesitaban para superar esos obstáculos, dijo Hufford. La nueva tecnología de secuenciación permite realizar lecturas de secuencias más largas, lo que significa que las piezas del rompecabezas son más grandes y tienen más probabilidades de contener pistas que permitan a los científicos ordenarlas adecuadamente.
La nueva tecnología puede incluso permitir el ensamblaje de un pangenoma, o una referencia genómica que abarque toda la diversidad presente en el maíz, dijo Hufford. Calificó este esfuerzo como "la próxima frontera" de esta línea de investigación.
La investigación fue financiada por el Programa de Investigación del Genoma Vegetal de la Fundación Nacional de Ciencias. El artículo incluye un total de 46 autores de los laboratorios de Hufford y Jianming Yu en el Estado de Iowa y de otras instituciones, como MaizeGDB, una base de datos genómica financiada por el USDA, también en el Estado de Iowa; el grupo de la investigadora principal Kelly Dawe en la Universidad de Georgia; el grupo de la co-investigadora Doreen Ware en el USDA; el Laboratorio de Cold Spring Harbor en Nueva York y el grupo de la co-investigadora Candice Hirsch en la Universidad de Minnesota.
Fuentes, créditos y referencias:
De novo assembly, annotation, and comparative analysis of 26 diverse maize genomes, Science (2021). DOI: 10.1126/science.abg5289
Créditos a Eurekalert