lunes, 7 de julio de 2014

LOS POLINIZADORES, CLAVE PARA ENTENDER LA INTEGRACIÓN FENOTÍPICA DE LAS FLORES

Las flores son estructuras complejas integradas fenotípicamente (es decir, desempeñan una función para la que evolucionaron mediante selección natural) que benefician la eficacia de las plantas. Dicha integración se da en gran medida a través del ajuste morfológico y conductual de los polinizadores con las flores. Un estudio que cuenta con la participación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha confirmado que la especialización en los sistemas de polinización promueve la integración fenotípica de las flores.

La comunidad científica aceptaba ampliamente que las plantas que son polinizadas por un reducido número de especies animales -especialistas- exhiben flores más integradas que aquellas que son polinizadas por un amplio y diverso número de ellos –generalistas-. Ahora los resultados publicados en la revista Philosophical transactions B respaldan esta idea.


En este estudio los investigadores han empleado plantas relacionadas filogenéticamente entre sí, 40 especies del género Erysimum L. A diferencia de los pocos estudios existentes hasta la fecha, todas ellas son generalistas en su interacción en la polinización. “Por primera vez hemos demostrado con métodos analíticos rigurosos que a mayor grado de especialización en la interacción con los polinizadores, mayor nivel de integración fenotípica”, explica José María Gómez, científico del CSIC.

Los resultados del estudio demuestran que a pesar de ser un grupo de plantas generalistas, la mayoría tienen flores integradas fenotípicamente. Además, las especies más especialistas dentro de ellas tienen flores con un grado de integración fenotípica significativamente superior. “El futuro pasa ahora por comprobar si se trata de un patrón frecuente en la naturaleza o si es simplemente un fenómeno particular del grupo de especies incluidas en el presente estudio”, añade Gómez.


Jose María Gómez, Francisco Perfectti y Christian Peter Klingenberg. The role of pollinator diversity in the evolution of corolla-shape integration in a pollination-generalist plant clade. Philosophical transactions B. DOI: 10.1098/rstb.2013.0257

viernes, 4 de julio de 2014

LOS TOMATES DE CAMPO CONTIENEN MÁS VITAMINA E

La mejor manera de obtener los 30mg diarios de vitamina E que componen la dosis diaria recomendada por la Organización Mundial de la Salud (OMS) es a través del consumo de alimentos ricos en ella como frutas, verduras de hoja verde, cereales integrales y semillas. Por su alto valor nutricional, se intenta mejorar su concentración en alimentos de consumo masivo como el tomate.

Un estudio publicado en la revista Nature Communications, del que participaron Fernando Carrari, Ramón Asís e Iris Peralta, investigadores del CONICET y del INTA, demostró que los tomates cultivados en el campo tienen mayor expresión de vitamina E que los de invernadero. Comprobaron que esta diferencia clave sería atribuible a mecanismos epigenéticos, relacionados con las condiciones ambientales.

La vitamina E, también conocida como tocoferol, es un poderoso antioxidante que protege a las células contra el daño por radicales libres, disminuye la oxidación de ‘colesterol malo’ que interviene en la obstrucción las arterias. Además fortalece el sistema inmune contra virus y bacterias y reduce la incidencia de enfermedades degenerativas como cáncer, diabetes y patologías cardiovasculares. Estos factores la convierten en una vitamina esencial para una vida saludable.

Desde hace años el equipo de Fernando Carrari, investigador independiente del CONICET en el Centro de Investigaciones en Ciencias Veterinarias y Agronómicas del INTA, trabaja en descifrar el genoma del tomate. Con esa información se pueden identificar los genes involucrados en los frutos que se cosechan y a partir de eso implementar estrategias para fomentar la expresión de algunas cualidades como color, sabor o nutrición como en el caso de la vitamina E.

Carrari explica que la mayoría de los caracteres de interés agronómico del tomate tienen baja heredabilidad, es decir que en las distintas generaciones no se incrementa su presencia. “Que un fruto acumule más o menos vitamina E podría no estar relacionado con el genotipo en sí sino con cómo se modifica el ADN no estructural de esos genes bajo diferentes condiciones ambientales”, dice.

Estas modificaciones epigenéticas, es decir aquellas que afectan a los genes sin cambiar su secuencia de nucleótidos en el ADN de los cromosomas, están relacionadas con sus niveles de metilación, es decir la cantidad de grupos metilo (CH3-) que tienen.

Ramón Asís, investigador adjunto en el Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología (CIBICI, UNC-CONICET) explica que durante el trabajo descubrieron que la expresión de la vitamina E está influenciada por procesos epigenéticos. “La metilación del gen que codifica para una enzima que cataliza parte de la síntesis de vitamina E es una modificación epigenética que cambia la expresión de esta enzima”, indica.

A su vez, las condiciones ambientales modifican estos patrones de metilación, lo que altera la expresión del gen y por lo tanto la acumulación de vitamina E en los frutos de tomate.

Para comprobar esto se experimentó con plantas en dos condiciones ambientales contrastantes: la primera cultivando los tomates en un invernáculo, donde las condiciones de luz, temperatura, agua y cantidades de nutrientes controladas permiten obtener niveles óptimos de producción. Y la segunda en condiciones de campo, donde lo único regulado es el riego.

“Al comparar los resultados descubrimos que en el campo, donde la planta tiene que lidiar con otras condiciones ambientales, los niveles de metilación se modifican. Se reducen los niveles de metilación del gen, al mismo tiempo que aumenta su tasa de expresión, lo que lleva al incremento de los contenidos de vitamina E”, aclara Carrari.

En este sentido, los científicos advierten que el trabajo aporta conocimientos fundamentales para el mejoramiento de cultivos, porque permite comprender los mecanismos genéticos, moleculares y bioquímicos que regulan la síntesis de vitamina E y ayuda a entender las razones de la baja heredabilidad de este tipo de caracteres.

“Es importante señalar la necesidad de considerar este tipo de regulación en programas de mejoramiento genético que tiendan a obtener cultivares con mayor valor nutricional”, agregan.

Tomate Criollo

Iris Peralta, investigadora independiente en el Instituto Argentino de Investigaciones en las Zonas Áridas (IADIZA, UNCU-CONICET) y profesora de la Universidad Nacional de Cuyo (UNCU) explica que desde hace más de diez años trabajan en proyectos para rescatar las variedades de tomates cultivadas por pequeños productores por el sabor y las cualidades nutricionales de sus frutos. Estas, no se encuentran actualmente en escala comercial porque no tienen buena vida poscosecha, ni resisten enfermedades y nematodos. Sin embargo, conservan excelentes características de sabor, color y calidad, y constituyen un importante reservorio de genes que tiene alto impacto en el mejoramiento genético de la especie, como demuestran los resultados de esta investigación.

Como parte de proyecto de recuperación de ese tomate llamado “criollo”, visitaron productores que cultivan pequeñas parcelas en las zonas andinas y cuyanas, e hicieron una colección muy diversa de ese tomate que se conserva en el Banco de Germoplasma de especies hortícolas del INTA La Consulta en Mendoza. Con ese germoplasma, que conforma el conjunto de genes, evaluaron que sucedía en distintos entornos o backgrounds genéticos.

“Lo interesante es que al explorar qué pasaba en las variedades de tomate mantenidas de manera tradicional y compararlas con las comerciales encontramos que hay una importante variación en las características de calidad y valor nutricional de los frutos. La evaluación en el campo comprobó lo que se estaba experimentando en los laboratorios, que lo epigenético tiene mucho que ver en la expresión de ciertos caracteres, en este caso de la vitamina E”, concluye.

FUENTE: CONICET/DICYT

jueves, 12 de junio de 2014

EL CAMBIO CLIMÁTICO Y LOS EFECTOS DE LOS INVIERNOS MÁS CALIENTES EN LA AGRICULTURA

Los resultados de las investigaciones realizadas por el fisiólogo de plantas Lewis Ziska, quien trabaja con el Servicio de Investigación Agrícola (ARS) del Departamento de Agricultura de EE.UU. (USDA por sus siglas en inglés) han sido publicados en la revista científica 'PLOS ONE'. Estos hallazgos proyectan cambios en la producción de cultivos como resultado de aumentos en la temperatura del aire debido al cambio climático.
En el estudio publicado, los investigadores observaron que uno de los efectos de aumentos en la temperatura del aire podría ser un aumento correspondiente en las poblaciones de insectos plagas, malas hierbas y hongos como resultado de las temperaturas más cálidas durante el invierno. Esto podría llevar a la necesidad de aumentos en el uso de pesticidas por los agricultores para controlar estas plagas y mantener los niveles de producción del cultivo de soja.
"Uno de nuestros desafíos más críticos es encontrar maneras de mantener y aumentar la producción de cultivos durante el cambio climático", dijo Chavonda Jacobs-Young, quien es administradora del ARS. "Estos estudios destacan la importancia de realizar investigaciones que nos ayudan a enfrentarse a estos desafíos y facilitar el desarrollo de opciones económicas para la producción sostenible de alimento, pienso y fibra".
En las regiones templadas, la distribución y supervivencia de los insectos plagas a menudo es detenida por las temperaturas bajas durante el invierno. Ziska, quien trabaja en el Laboratorio de Sistemas de Cultivos y Cambio Climático Global perteneciente al ARS en Beltsville, Maryland, examinó las aplicaciones medias de pesticidas desde el 1999 para los cultivos comerciales de soya en un transecto longitudinal de 1.300 millas desde Minnesota hasta Luisiana. Las temperaturas mínimas diarias en el área del estudio variaron de 20 grados bajo cero Fahrenheit a 23 grados Fahrenheit.
Aunque los rendimientos de soja por acre no variaron por estado, los aumentos en las aplicaciones totales de pesticidas fueron correlacionadas positivamente con aumentos en las temperaturas mínimas durante el invierno. Esto sugiere que aumentos en las temperaturas mínimas podrían llevar a aumentos en el uso de pesticidas.
Ziska determinó que del 1977 al final del 2013, las temperaturas mínimas durante el invierno fueron aumentadas por todo el transecto, aunque la tasa de aumento fue más grande en los estados norteños tales como Minnesota comparados con los estados sureños tales como Luisiana. Esta observación es coherente con las proyecciones del Panel Intergubernamental de Cambio Climático sobre la temperatura y la latitud.

Ziska usó estos hallazgos para proyectar el uso de pesticidas en el futuro, y determinó que si estas tendencias continúan, el uso de pesticidas en el cultivo de soya en las varias regiones también podría cambiar, con más uso de herbicidas en los estados norteños y más uso de insecticidas y fungicidas en los estados sureños. En total, según Ziska, estos hallazgos indican que aumentos en las aplicaciones de pesticidas podrían proveer una manera de mantener la producción de la soya en respuesta a los aumentos posibles en las plagas asociadas con aumentos en las temperaturas mínimas diarias y el cambio climático.

jueves, 29 de mayo de 2014

BILL GATES FINANCIA LA PUBLICACIÓN EN ABIERTO DEL GENOMA DE 3.000 ARROCES

GigaScience, una revista open source editada por Beijing Genomics Institute (BGI) y Biomed Central, ha anunciado hoy la publicación de un artículo con la secuenciación del genoma de 3.000 variedades de arroz.
La iniciativa, que es fruto de una colaboración entre la Academia China de Agricultura, el Instituto Internacional de Investigación del Arroz (IRRI) y BGI, cuenta con financiación de la Fundación Bill y Melinda Gates y del Ministerio de Ciencia y Tecnología de China (CAAS).
La publicación en abierto de la secuenciación y la puesta a disposición del público de la enorme base de datos (que cuadruplica los datos de secuencias de arroz disponibles hasta el momento), coincide con la celebración del Día Mundial contra el Hambre y tiene por objetivo mejorar la seguridad alimentaria mundial, sobre todo en los países más pobres, según los autores. Toda la información se podrá consultar en GigaDB, la base de datos en abierto y citable de GigaScience.

Los impulsores de The 3000 Rice Genomes Project destacan que con uno de cada ocho habitantes afectado por el hambre y la pobreza extrema, y una población mundial cada vez mayor –que podría alcanzar los 9.600 millones en 2050–, es necesario crear nuevos recursos para mejorar el rendimiento de las cepas, reducir el impacto de las prácticas agrícolas sobre el medio ambiente y desarrollar cultivos de alimentos nutritivos de alto rendimiento que puedan crecer con éxito en ambientes atacados ​​por la sequía, las plagas, las enfermedades, o la mala calidad de los suelos.
Si bien la investigación ha avanzado mucho desde que se publicó la primera secuencia del genoma del arroz de alta calidad en 2005, ha habido muy pocos cambios en las prácticas de cultivo que son necesarias para la producción de mejores cepas y más adaptadas, añaden.

En su opinión, el proyecto supone un gran paso adelante para hacer frente a estos retos mediante la creación y la liberación de una gran cantidad de información genética para ser aplicada en prácticas de cultivo inteligentes, que aprovechen la variación natural entre las diferentes cepas de plantas.
Además, el libre acceso a la información sobre los mecanismos genéticos de las variedades hará posible seleccionar variedades híbridas con características adecuadas para su cultivo con éxito en diferentes entornos, destacan estas fuentes.
Zhikang Li, director del proyecto en la Academia China de Agricultura, ha señalado que la iniciativa es parte de un esfuerzo continuo que trata de proporcionar recursos a los campesinos afectados por la pobreza en África y Asia, con el objetivo llegar al menos a 20 millones de agricultores de arroz en 16 países (ocho en África y ocho en Asia).

"El arroz es el alimento básico en Asia y su consumo ha aumentado en África. Con la disminución de los recursos hídricos y de tierras de cultivo, la seguridad alimentaria es y será uno de los mayores retos en esas zonas. Como científico especializado en la genética del arroz, su cultivo y su genómica, sería un sueño para mí ayudar a resolver este problema", ha subrayado Li.
Por su parte, Robert Zeigler, director general del IRRI, ha dicho que este proyecto de colaboración "suministrará una inmensa cantidad de conocimiento para el estudio de la genética del arroz y beneficiará también a los campesinos más pobres que cultivan arroz en condiciones muy difíciles”.

Referencia bibliográfica:

“The 3000 Rice Genomes Project”. GigaScience, 28 de mayo de 2014.

martes, 13 de mayo de 2014

IDENTIFICADAS VARIEDADES DE VID REALES EN RETABLOS BARROCOS DEL SIGLO XVII


Un equipo de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones científicas (CSIC) ha analizado 101 retablos barrocos ubicados en 54 iglesias de Galicia y Asturias y ha logrado identificar seis variedades de vid cultivadas en esta zona peninsular. Los resultados de este trabajo, publicado en la revista Economic Botany, demuestran, según sus autores, el valor del arte como instrumento para estudiar la evolución histórica de los cultivos de vid y la antigüedad de algunas variedades.
Las seis variedades identificadas en estos retablos del siglo XVII son Loureira, Tinta Castañal, Albariño, Albarello (también llamada Brancellao), Dona Blanca y Palomino Fino.


“El estudio se basa en la comparación de las hojas y los racimos de variedades de vid reales, con las que aparecen representadas en las columnas salomónicas de los retablos barrocos. En algunos casos hemos encontrado un alto nivel de realismo, precisión y fidelidad en las representaciones. Esto nos ha permitido identificar algunas variedades reales y confirmar en algunos casos su posible carácter autóctono y la antigüedad de su cultivo en la zonas vitícolas en las que se ubican las iglesias cuyos retablos han sido estudiados”, explica la investigadora del CSIC Carmen Martínez, de la Misión Biológica de Galicia.
 
Para alcanzar estos resultados, los investigadores visitaron cada una de las 54 iglesias y tomaron imágenes de las hojas y racimos de vid representadas en las columnas salomónicas de los retablos. Este elemento arquitectónico, típico del arte barroco, se caracteriza por su forma helicoidal y su decoración vegetal, generalmente con hojas y racimos de vid. Después, en el laboratorio, los investigadores midieron numerosos detalles botánicos en las imágenes con los mismos métodos y técnicas utilizadas para medir las hojas y los racimos reales.

El origen de las variedades
“En la bibliografía antigua hay nombres de variedades de vid muy concretas y ligadas a determinadas zonas, pero solo en algunos casos van acompañados de brevísimas descripciones. En el siglo XIX empiezan a aparecer algunas descripciones puntuales más amplias que incorporan, en casos muy excepcionales, ilustraciones, que permiten identificar correctamente las variedades. Salvo esas excepciones, en el resto de los casos todavía hoy continúa el debate en torno a los orígenes de muchas variedades, la antigüedad de su cultivo en zonas determinadas, o los problemas de sinonimias y homonimias. El hecho de haber sido capaces de identificar una variedad real en un retablo, demuestra que en el siglo XVII esa variedad se cultivaba en esa zona concreta”, añade la investigadora.


P. Gago, S. Boso, V. Alonso-Villaverde, J.L. Santiago, M.C. Martínez. Works of Art and Crop History: Grapevine Varieties and the Baroque Altarpieces. Economic Botany.

lunes, 24 de marzo de 2014

EL MAÍZ TRANSGÉNICO EMPIEZA A PERDER BATALLAS CONTRA LOS INSECTOS

Los científicos alertaron de que pasaría y al final ha sucedido: un insecto que ocasiona una de las mayores plagas en el maíz ha desarrollado resistencia a plantas transgénicas que originalmente fueron diseñadas para ser inmunes a su ataque. Un estudio realizado por Aaron Gassmann, de la Universidad Estatal de Iowa, en EEUU, ha demostrado que el coleóptero conocido como gusano de la raíz (Diabrotica virgifera virgifera) ha desarrollado inmunidad a dos de las tres toxinas que segregan diferentes variantes de maíz transgénico conocido como Bt. En EEUU, el 75% de todo el maíz plantado es Bt. En Europa, el único transgénico permitido para plantación es el MON810, un maíz Bt fabricado por la multinacional estadounidense Monsanto y que en España se planta en unas 137.000 hectáreas.

El maíz Bt lleva introducido un gen de una bacteria que le permite segregar toxinas letales para algunos insectos, incluido el taladro y el gusano de la raíz.  La capacidad de producir esas toxinas hace al maíz resistente a las plagas, lo que reduce significativamente el uso de pesticidas y por tanto la contaminación indeseada que estos llevan consigo. Pero el uso de maíces resistentes no lo es todo y, si no se implementan medidas complementarias, como mantener parte de la plantación con maíz normal, los insectos pueden desarrollar inmunidad a las toxinas e invadir otras plantaciones.
El equipo de Gassmann ya había detectado resistencia en 2011 en otros estados de EE UU, aunque esta es la primera vez que un mismo insecto parece inmune a dos toxinas a la vez. El gusano de la raíz es endémico de EEUU y supone un serio problema en ese continente. En Europa la principal plaga que evita el maíz transgénico es el taladro, aunque la presencia del diabrotica en 9 países supone “una amenaza seria”, según la UE.

Esta resistencia, totalmente predecible desde el punto de vista biológico, puede suponer un importante tiro en el pie. Muchos agricultores no dejarán de plantar maíz transgénico a pesar de la resistencia, sino que acabarán usando insecticidas contra los gusanos, lo que supondrá perder el terreno ganado en costes e impacto medioambiental  gracias al uso de variantes transgénicas, ha explicado Gassmann a Wired.


Este investigador ha recibido financiación de Monsanto para este trabajo y también del Departamento de Agricultura de EEUU. Pero la solución que propone en su estudio no pasa por introducir nuevas variantes de transgénicos sino otras que no gustan a la industria. Gassmann propone soluciones tradicionales como la simple rotación de cultivos o el establecimiento de refugios, es decir, partes de la plantación en la que crece maíz normal y que permite reducir las posibilidades de que los insectos resistentes consigan prosperar. Según Wired, hace más de 10 años, un panel de científicos asesores del Gobierno de EE UU propuso establecer refugios de talla considerable (50%) en cada plantación, pero a ella se opusieron las empresas comercializadoras de semillas, el negocio en el que trabaja Monsanto.

martes, 11 de marzo de 2014

UNA NUEVA TÉCNICA PERMITE DIFERENCIAR EL AZAFRÁN ADULTERADO DEL AUTÉNTICO

Una investigación realizada en colaboración entre la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y la Universidad de Tor Vegata ha estudiado el ADN del azafrán mediante el análisis de su código genético. El uso de esta técnica ha permitido aclarar aspectos relacionados con la variabilidad genética de la especie y diseñar un sistema capaz de discriminar y certificar la autenticidad del azafrán frente a los posibles casos de adulteración.

El azafrán (Crocus sativus L.) es una especie vegetal estéril, bulbosa de consistencia herbácea con una vistosa flor de color violeta y cuyo origen aún no ha sido bien aclarado. Los estigmas secos del Crocus sativus L. son la conocida especia llamada azafrán, que se conoce como planta cultivada, muy apreciada, y con reputada aplicación alimentaria desde la antigüedad. De hecho, solo se propaga vegetativamente mediante bulbos debido a la incapacidad de producir polen fértil y por lo tanto semillas.

La planta florece sólo una vez al año y la cosecha de los estigmas se hace por selección manual y se debe llevar a cabo en muy poco tiempo. Por estas razones, el azafrán está considerado la especia más cara del mundo.

Los científicos han aplicado la técnica del código de barras de ADN para determinar las diferencias entre especies y poblaciones de azafrán. Para ello se analizaron diferentes muestras de varias especies de Crocus, tanto italianas como hispanas, incluidas diferentes procedencias de azafrán cultivado.

Como resultado se aclarararon parcialmente algunos aspectos de la filogenia de este género, en particular la posible derivación genética del Crocus sativus. Una gran cantidad de estudios morfológicos apoyan la teoría de que se habría originado a partir de la evolución, o la hibridación, de otras especies silvestres de azafrán, especialmente de C. thomasii, C. hadriaticus y C cartwrightianus.

También se mostraron que las diferentes muestras de C. sativus podrían haber evolucionado por eventos independientes, probablemente debido a varias presiones geográficas. En concreto se han mostrado diferencias genéticas entre el azafrán español y el italiano.
Se ha demostrado que el método del código de barras de ADN, por lo general adoptado para la identificación taxonómica interespecífica, podría aplicarse también a los estudios intraespecíficos y de población.

Por último, se ha propuesto este enfoque molecular como herramienta científica capaz de discriminar y certificar la autenticidad del azafrán, ya que debido a su alto valor económico, esta especia a veces se encuentra adulterada.
La colaboración entre la Universidad Politécnica de Madrid y la Universidad de Tor Vergata de Roma se ha efectuado gracias a los convenios de intercambio de investigadores a nivel europeo dentro del programa Erasmus. Martínez Labarga ha sido el investigador participante en este proyecto por parte de la UPM.

Referencia bibliográfica:
Gismondi, A; Fanali, F; Martinez Labarga, JM; Caiola, MG; Canini, ACrocus sativus L. genomics and different DNA barcode applications. PLANT SYSTEMATICS AND EVOLUTION 299 (10): 1859-1863. DOI: 10.1007/s00606-013-0841-7. Dic 2013.

FUENTE: UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID