La secuencia de los genomas del almendro y el melocotonero permite entender las diferencias entre sus frutos y semillas

Un equipo internacional liderado por investigadores del CSIC en el CRAG ha secuenciado el genoma del almendro y lo ha comparado con su pariente más cercano, el melocotonero. Las diferencias más importantes entre estas especies tan cercanas evolutivamente se explican por la variación creada por los elementos móviles del genoma. Los resultados obtenidos dan pistas únicas en cuanto a la evolución reciente de las dos especies y serán herramientas clave para su mejora genética, incluyendo la erradicación de las almendras amargas, la calidad de la fruta y la tolerancia al cambio climático.

Almendras, semilla del almendro. Imagen: PixaBay.El almendro y el melocotonero son dos especies bien conocidas, ya que hace miles de años que los humanos consumimos su semilla (la almendra) o su fruto (el melocotón). Aunque a primera vista los productos de estos árboles pueden parecer muy diferentes, las dos especies forman parte del género Prunus y son muy similares genéticamente, que se pueden cruzar y obtener híbridos fértiles. Ahora, un equipo internacional liderado por investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en el Centro de Investigación en Agrigenómica (CRAG) ha secuenciado el genoma de una variedad de almendro y lo ha comparado con el genoma del melocotonero.

La comparación detallada de estos genomas da pistas sobre su historia evolutiva y descubre el papel clave de los elementos móviles del genoma (también llamados transposones) en la diversificación de estas dos especies. Según explican los autores del trabajo, el movimiento de los transposones podría ser el origen de las diferencias entre el fruto de ambas especies o del sabor de la almendra.

Conocer el genoma del almendro será una herramienta muy importante para mejorar la especie. “Esta información nos permitirá, por ejemplo, buscar variedades más productivas y que sean resistentes a enfermedades, y también descartar más fácilmente aquellas que producen almendras amargas”, explica el investigador del IRTA Pere Arús. Arús ha liderado el estudio que se publica ahora en la revista The Plant Journal y también participó en el consorcio internacional que obtuvo la secuencia del genoma del melocotonero en 2013.

Un ancestro común en el centro de Asia

La comparación del genoma de la variedad de almendro 'Texas', en la secuenciación de la que ha participado el equipo de Tyler Alioto del Centro Nacional de Análisis Genómico (CNAG-CRG), y del genoma del melocotonero sitúa la divergencia de estas dos especies seis millones de años atrás. Estos resultados son compatibles con la hipótesis previa que sitúa la existencia de un ancestro común de estas especies de Prunus, en el centro de Asia, y la posterior separación de dos poblaciones producida por el levantamiento del macizo del Himalaya.

Este fenómeno geológico habría hecho que las dos poblaciones de Prunus quedaran expuestas a climas absolutamente diferentes. Así habrían evolucionado las dos especies: el almendro en las estepas áridas del centro y el oeste de Asia y el melocotonero en los climas subtropicales del este, en lo que hoy es el sur de China.

La diferenciación: los elementos móviles del genoma

Los autores del trabajo comprobaron que, tal y como era esperable, los genomas del almendro y del melocotonero tienen un alto grado de conservación, e investigaron en detalle cuáles eran las diferencias y si se podrían explicar por la acción de los transposones.

Los transposones son trozos de ADN que tienen la capacidad de desplazarse por el genoma y proliferar, saltando de un cromosoma a otro y ocupando una parte importante del genoma. En este proceso de transposición, estos elementos móviles pueden producir mutaciones o cambiar las propiedades locales del genoma afectando a la regulación de los genes. La utilidad para los genomas de estos elementos móviles ha sido muy discutida desde que Barbara McClinktock predijo su existencia hace casi 70 años, y por el que recibió el Premio Nobel de Medicina y Fisiología en 1983.

Los resultados del análisis de los genomas del almendro y del melocotonero muestran que ambas especies tienen aproximadamente un 37% de su genoma formado por elementos móviles, y que algunos de los genes clave en la diferenciación en las dos especies están afectados por la presencia de estos elementos. “En este estudio hemos descubierto que la historia reciente de los transposones del almendro y el melocotonero podría estar en la base de muchas de las diferencias importantes entre estas dos especies”, explica Josep M. Casacuberta, investigador del CSIC en el CRAG experto en elementos móviles y co-líder del estudio.

"A pesar de que cada vez hay más estudios que demuestran el papel clave de los elementos móviles en la evolución, la comparación del almendro y melocotonero, dos especies con características diferenciadas pero con genomas muy cercanos, da unas pistas únicas sobre el impacto de los tranposones los primeros pasos de la separación de dos especies”, añade Casacuberta.

Claves para erradicar la almendra amarga

La mayoría de especies de Prunus tienen una semilla amarga y tóxica, pero hay una serie de variedades de almendro que producen una almendra dulce, un carácter que ha sido clave para su domesticación y su interés agroeconómico. Estudios anteriores han identificado algunos genes involucrados en la síntesis del compuesto que confiere la amargura y toxicidad a estas semillas: la amigdalina.

El equipo del CRAG ha descubierto ahora que en cultivos de almendro dulce, al menos uno de estos genes implicados en la síntesis de amigdalina está afectado por inserciones de transposones. Un dato que sugiere su papel clave no sólo en la diversificación del almendro y el melocotonero, sino también en las variaciones dentro de la misma especie (almendra amarga y almendra dulce).

Alioto, T. , Alexiou, K. G., Bardil, A. , Barteri, F. , Castanera, R. , Cruz, F. , Dhingra, A. , Duval, H. , Fernández i Martí, Á. , Frias, L. , Galán, B. , Garcia, J. L., Howad, W. , Gómez‐Garrido, J. , Gut, M. , Julca, I. , Morata, J. , Puigdomènech, P. , Ribeca, P. , Rubio Cabetas, M. J., Vlasova, A. , Wirthensohn, M. , Garcia‐Mas, J. , Gabaldón, T. , Casacuberta, J. M. and Arús, P. (2019), Transposons played a major role in the diversification between the closely related almond and peach genomes: Results from the almond genome sequence. Plant J. Accepted Author Manuscript. doi:10.1111/tpj.14538

Noticia vía Zoila Babot, Comunicación CRAG

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