jueves, 30 de octubre de 2014

EL PROYECTO “1.000 PLANTAS” PROPONE CAMBIOS EN LA CLASIFICACIÓN VEGETAL

Un consorcio internacional de investigadores en el que ha participado el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha evaluado las hipótesis clásicas de la clasificación de las plantas mediante el estudio de 11 genomas y 92 transcriptomas de plantas. La iniciativa, parte del proyecto “1000 plantas” (1KP), ha generado un conjunto de datos de 852 genes nucleares, el más grande de este tipo generado hasta la fecha en plantas. Según los investigadores, el procesamiento de estos macrodatos, ofrece una nueva base para estudiar la evolución vegetal. El estudio ha sido publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Esta gran matriz de datos ha permitido ver que, en contra de la hipótesis más aceptada hasta ahora, existe un estrecho parentesco entre las plantas terrestres y un grupo de algas verdes llamadas algas conjugadas. Además, también se han descubierto importantes pistas sobre el proceso de divergencia de los linajes de las plantas terrestres: según los nuevos datos, las plantas hepáticas son el grupo hermano de los musgos, en lugar de serlo del resto de plantas con flores.

‘Big Data’
“En comparación con otros organismos, el genoma de las plantas es desproporcionadamente grande. El ADN humano contiene algo más de 3.000 millones de pares de bases mientras que el un pino cualquiera tiene alrededor de 20.000 millones de pares de bases. Por eso en este proyecto secuenciamos transcriptomas, las regiones del ADN que después se traducen a ARN, como los genes que después dan lugar a proteínas, en lugar de secuenciar genomas completos”, explica la investigadora del CSIC Lisa Pokorny, del Real Jardín Botánico.
El problema al que se han enfrentado los investigadores de 1KP es que procesar el volumen de datos resultante de dichos transcriptomas requiere una gran capacidad computacional. “Cuando trabajas con 852 genes nucleares tu matriz de datos es inmensa y los métodos estadísticos desarrollados hasta ahora se quedan cortos. Como resultado de esa necesidad, a lo largo de este proyecto han surgido nuevos métodos que podrán ser empleados en el futuro para lidiar con volúmenes de datos comparables”, añade Pokorny.

Claves de la evolución
El estudio del transcriptoma aporta información sobre los genes que el ancestro de las plantas terrestres tuvo a su disposición en la transición del medio acuático al medio terrestre en la Tierra. Esos genes suponen la clave de su supervivencia en un medio sin humedad constante, bajo las radiaciones solares y donde la gravedad limita el crecimiento.
“El transciptoma nos permite, además, arrojar luz sobre el ‘abobinable misterio de Darwin’. Podemos comprender cómo, en relativamente poco tiempo a escala geológica, en apenas unos cuantos millones de años, se sentaron las bases que dieron lugar a la enorme diversidad de plantas con flores que habitan nuestro planeta, y en las que seguimos encontrando infinitos compuestos con aplicaciones médicas, agrícolas, etc. Pero nada de esto se puede hacer sin comprender cómo las plantas se relacionan entre sí, sin conocer su clasificación”, concluye la investigadora.

Wickett, N.J., S. Mirarab, N. Nguyen, T. Warnow, E. Carpenter, N. Matasci, S. Ayyampalayam, M. Barker, G. J. Burleigh, M. A. Gitzendanner, B. Ruhfel, E. Wafula, J.P. Der, S. W. Graham, S. Mathews, M. Melkonian, D. E. Soltis, P. S. Soltis, C. Rothfels, L. Pokorny, J. Shaw, L. DeGironimo, D. Stevenson, B. Surek, J.C. Villarreal, B. Roure, H. Philippe, C. W. dePamphilis, T. Chen, M. Deyholos, J. Wang, Y. Zhang, Z. Tian, Z. Yan, X. Wu, X. Sun, G. KS. Wong, and J. LeebensMack. A phylotranscriptomic analysis of the origin and early diversification of land plants. Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). DOI: 10.1073/pnas.1323926111

lunes, 27 de octubre de 2014

LAS BERENJENAS CULTIVADAS AL AIRE LIBRE TIENEN MAYOR POTENCIAL ANTIOXIDANTE QUE LAS DE INVERNADERO

Las berenjenas cultivadas al aire libre acumulan mayor cantidad de antioxidantes, sobre todo polifenoles, que las que se cultivan dentro de invernaderos. Asimismo, la variedad conocida como 'Berenjena de Almagro' presenta mejores propiedades nutricionales que las variedades modernas comercializadas actualmente. Estas son dos de las principales conclusiones de un estudio desarrollado por investigadores de la Universitat Politècnica de València y la Universidad Complutense de Madrid, publicado este mes en el Journal of the Science of Food and Agriculture.

El objetivo de los investigadores valencianos y madrileños fue analizar diferentes condicionantes que inciden en la calidad de la berenjena, tanto desde el punto de vista organoléptico como nutricional. Estos factores fueron el ambiente en el que se cultiva la berenjena –en campo abierto o en invernadero; la temporada de plantación y el genotipo de la variedad.
El estudio incluyó dos cultivos en invernadero y otros dos al aire libre, en dos años sucesivos y con nueve variedades diferentes: tres tradicionales –Berenjena de Almagro, Listada de Gandia y Larga Negra; tres híbridas resultados del cruce entre las tradicionales; y tres híbridos comerciales. Las variedades locales presentaron, por término medio, un mayor contenido de vitamina C y compuestos fenólicos totales que los híbridos comerciales, así como bajos niveles de carbohidratos y almidón.
Los investigadores han comprobado también que los híbridos entre variedades locales se comportan como si fueran locales desde el punto de vista funcional. Esto implica que para la mejora genética, la utilización de alguna de estas variedades tradicionales permitiría obtener variedades modernas con más antioxidantes y, por tanto, más potencial nutricional.
Por último, el estudio ofrece dos claves más: para obtener frutos de gran calidad resulta fundamental cultivar a temperaturas altas y con mucha luz.
“Este estudio nos ofrece, en definitiva, información de gran utilidad para determinar las mejores condiciones de cultivo y seleccionar el mejor material posible de cara a obtener frutos de berenjena con mejores propiedades nutricionales, organolépticas y bioactivas”, concluye Jaime Prohens.

Referencia bibliográfica:
Raquel San José, María-Cortes Sánchez-Mata, Montaña Cámara, Jaime Prohens. Eggplant fruit composition as affected by the cultivation environment and genetic constitution. Journal of the Science of Food and Agriculture, Volume 94, October 2014. DOI: 10.1002/jsfa.6623


Fuente: Universidad Politécnica de Valencia

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.