Notícies
Inici  >  Notícies > Seqüenciat el genoma de l’alvocat amb la participació d’experts...

Seqüenciat el genoma de l’alvocat amb la participació d’experts de la UB i de l’IRBio

El consum d’aquest fruit tropical del gènere <i>Persea</i> ha generat un gran interès econòmic en el mercat internacional.

El consum d’aquest fruit tropical del gènere Persea ha generat un gran interès econòmic en el mercat internacional.

D'esquerra a dreta, els experts Julio Rozas, Alejandro Sánchez-Gracia i Pablo Librado.

D'esquerra a dreta, els experts Julio Rozas, Alejandro Sánchez-Gracia i Pablo Librado.

El nou treball perfila ara un nou escenari per conèixer la posició filogenètica de la planta de l'alvocat en l’arbre evolutiu de les angiospermes.

El nou treball perfila ara un nou escenari per conèixer la posició filogenètica de la planta de l'alvocat en l’arbre evolutiu de les angiospermes.

27/08/2019

Recerca

Un equip internacional en què participen els investigadors Julio Rozas i Alejandro Sánchez-Gracia, de la Facultat de Biologia i de l’Institut de Recerca de la Biodiversitat de la UB (IRBio), i membres també de la plataforma Bioinformatics Barcelona (BIB), ha seqüenciat el genoma de la planta de l’alvocat.

El nou treball, publicat a la revista Proceedings of the National Academy of Science (PNAS), ajudarà a millorar els programes de modificació genètica per optimitzar el creixement d’aquesta planta —l’or verd en el mercat internacional— i per potenciar la seva resistència a agents patògens i malalties, entre altres aspectes. 

En el treball hi participen experts de prop d’una vintena d’institucions d’arreu del món, sota la direcció dels investigadors Luis Herrera-Estrella (Centre d’Investigació i d’Estudis Avançats, Irapuato, Mèxic) i Victor A. Albert, de la Universitat de Buffalo (Nova York, Estats Units).

L’alvocat, l’or verd de l’agricultura mundial

Des de fa temps, el consum d’aquest fruit tropical del gènere Persea —cultivat a l’Amèrica del Sud des de l’època precolombina— s’ha incrementat a escala mundial i ha generat un gran interès econòmic en el mercat internacional. L’equip de recerca ha seqüenciat els genomes de dues varietats de planta de l’alvocat, en concret la varietat mexicana (Persea americana var. drymifolia) i la varietat híbrida comercial, de cultiu més popular (Persea americana Mill. cv. Hass).

El genoma d’aquesta planta tropical —organitzat en dotze cromosomes segons se sabia fins ara— té una grandària d’uns 920 Mb, amb petites variacions entre les varietats estudiades, apunta el nou estudi. «L’element més rellevant de l’estructura genòmica de l’alvocat és la seva història de duplicacions completes del genoma», detalla Julio Rozas, catedràtic de Genètica i codirector, juntament amb el professor Alejandro Sánchez-Gracia, del Grup de Recerca en Genòmica Evolutiva i Bioinformàtica del Departament de Genètica, Microbiologia i Estadística de la UB i de l’IRBio.

En concret, els experts han comparat la relació de sintènia —ordre en què els gens estan conservats i posicionats en els cromosomes— entre els genomes de l’alvocat i de l’espècie Amborella trichopoda Baill 1869. Aquesta espècie, una planta arbustiva endèmica de Nova Caledònia, és considerada com l’únic representant actual del llinatge més primitiu de les plantes amb flor o angiospermes. En aquesta angiosperma primitiva no hi ha indicis de duplicacions genòmiques completes, i per això és la referència en l’estudi de l’evolució per duplicació genòmica de totes les altres plantes amb flor.

Duplicacions en tàndem i resistència a l’atac dels patògens

Tal com apunten els resultats, «per a una mateixa regió del genoma analitzada, hi ha quatre còpies de fragments genòmics en el cas de l’alvocat i una sola còpia en Amborella. Aquest fet suggereix que el genoma de l’alvocat ha experimentat dos processos de duplicació completa del seu genoma», explica l’investigador Alejandro Sánchez-Gracia (UB-IRBio).

Aquestes duplicacions en tàndem recents estan implicades en respostes metabòliques d’adaptació de l’alvocat a l’atac de patògens fúngics, apunten els autors. «En paral·lel, aquelles duplicacions que es van originar durant les duplicacions completes del genoma —i que encara es mantenen a causa de la selecció natural— sembla que estan implicades en aspectes bàsics de la fisiologia i del desenvolupament de la planta», indica Sánchez-Gracia.

Descobrint l’arbre filogenètic de les plantes angiospermes

Encara avui en dia hi ha moltes incògnites sobre l’origen i l’evolució de la planta de l’alvocat, una espècie que pertany al grup de les magnòlies. El nou treball perfila ara un nou escenari per conèixer la seva posició filogenètica en l’arbre evolutiu de les angiospermes, en especial en relació amb algunes espècies eudicotiledònies de gran interès econòmic en l’agricultura mundial com el cafè (Coffea), el tomàquet (Solanum) o la vinya (Vitis), que comparteixen més components genètics entre si que amb l’alvocat.

En aquest grup de plantes, el procés de diversificació va ser molt ràpid i això ha dificultat les anàlisis filogenètiques a gran resolució sobre aquestes espècies. Mitjançant una exhaustiva anàlisi filogenòmica de dinou espècies d’angiospermes —amb diferents marcadors moleculars—, el nou treball revela que la planta de l’alvocat és una espècie germana tant de monocotiledònies com d’eudicotiledònies (cafè, tomàquet i vinya).

«Els únics components genètics que comparteixen en comú totes aquestes espècies serien aquells que defineixen totes les angiospermes i les diferencien de les gimnospermes i les plantes sense llavor», subratlla l’investigador Pablo Librado, exdoctorand de la Universitat de Barcelona i coautor de l’estudi, i actualment membre del Centre de Geogenètica de la Universitat de Copenhaguen i del Museu d’Història Natural de Dinamarca.

De les llibreries genòmiques al programari bioinformàtic creat a la UB


Per a la seqüenciació de la varietat mexicana, s’han emprat diferents llibreries genòmiques i tecnologies de seqüenciació, com ara el vector de clonació cromosoma artificial bacterià (BAC), o la plataforma HiSeq, d’Illumina, que faciliten una gran cobertura del genoma estudiat. En la varietat Hass, es va emprar la metodologia de seqüenciació de PacBio (single-molecule real-time, SMRT) a partir d’ADN de molt alta qualitat i grandària.

L’anàlisi poblacional basada en l’estudi dels polimorfismes d’un sol nucleòtid (SNP) també ha permès detallar la composició genètica i la història de la varietat comercial Hass, que és el resultat de la introgressió de material genètic d’origen guatemalenc per encreuament selectiu en el fons genòmic de la varietat mexicana.

En el marc del treball, els experts UB-IRBio han dut a terme anàlisis de caràcter filogenòmic, que consistien a determinar gens ortòlegs de còpia única i els arbres amb informació de seqüències d’aminoàcids i de nucleòtids codificants per a aquest grup de gens. Bona part del seu treball també s’ha centrat a analitzar la dinàmica sobre l’origen i la pèrdua de gens a través de BadiRate, un programari bioinformàtic desenvolupat a la UB per Julio Rozas i Pablo Librado.

Millorant la productivitat agrícola en cultius arreu del món

El nou estudi aporta una nova perspectiva imprescindible per fer estudis d’associació al llarg del genoma de l’espècie i per trobar els gens i les diferents variants genètiques que determinen les característiques més rellevants per a l’economia i la productivitat de les explotacions agrícoles.

En aquest context, el Grup de Recerca en Genòmica Evolutiva i Bioinformàtica de la UB ha desplegat diverses col·laboracions científiques amb l’equip del professor Victor A. Albert, entre les quals destaca el treball que va identificar els canvis genètics que han permès l’adaptació a la dieta carnívora en diferents plantes (Nature Ecology & Evolution, 2017), un procés evolutiu que s’ha repetit de manera independent en diverses espècies utilitzant les mateixes solucions moleculars.

Cal recordar també que l’equip d’experts UB-IRBio ha tingut una destacada participació en la seqüenciació del genoma d’organismes tan diferents com la paparra (Ixodes scapularis), el centpeus (Strigamia maritima), el cafè (Coffea canephora) i el poll del cos humà (Pediculus humanus humanus), entre altres.


 

Comparteix-la a:
| Més |
  • Segueix-nos:
  • botó per accedir al facebook de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al twitter de la universitat de barcelona
  • botó per accedir a l'instagram de la Universitat de Barcelona
  • botó per accedir al linkedin de la Universitat de Barcelona
  • botó per accedir al youtube de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al google+ de la universitat de barcelona
  • ??? peu.flickr.alt ???
Membre de la Reconeixement internacional de l'excel·lència HR Excellence in Research logo del ∞ - League of European Research Universities logo del bkc - campus excel·lència logo del health universitat de barcelona campus

© Universitat de Barcelona