EL TOMATE PODRÍA HABER SOBREVIVIDO A LAS GRANDES EXTINCIONES GRACIAS A LAS TRIPLICACIONES DE SU GENOMA

Una investigación internacional en la que ha participado el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha completado la secuenciación del genoma del tomate (Solanum lycopersicum) y la de su pariente silvestre (S. pimpinellifolium). El trabajo, en el que han trabajado más de 300 científicos de 13 países, aparece hoy en la portada de la revista Nature.

El análisis del contenido genético del tomate indica que este sufrió varias triplicaciones consecutivas hace unos 60 millones de años. Según el investigador del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas Primo Yúfera (centro mixto del CSIC y la Universidad Politécnica de Valencia) Antonio Granell, que ha dirigido la parte española del trabajo, “este hecho fue el que podría haber salvado al tomate de la última gran extinción masiva” que acabó con el 75% de las especies del planeta, entre las que se incluyen los dinosaurios.

El ADN del tomate posee unos 35.000 genes que se expresan a lo largo de unos 900 millones de pares de bases. Entre sus diferentes cadenas de adenina, guanina, citosina y timina, el tomate presenta indicios de haber sufrido varias duplicaciones.

Según Granell, las duplicaciones del genoma “son un mecanismo para generar nuevas características”. El investigador del CSIC explica: “Si a partir de una tijera quieres crear una sierra, puedes alterar la tijera para que se parezca a una sierra, pero te quedarás sin la tijera; para evitar esta pérdida, lo que la naturaleza hace es duplicar la tijera y aplicar los cambios en una de las copias de forma que no pierdas la estructura original en caso de que dicho cambio no beneficie a la especie”.

Con el paso del tiempo, el contenido genético repetido y el que se ha quedado obsoleto a causa de las nuevas funciones se remodela poco a poco. En el caso del tomate, por ejemplo, algunos genes relacionados con su textura y su color son producto de este proceso de duplicación y especialización.

Pariente silvestre próximo

El origen del tomate comercial se remonta a unas pequeñas bayas que sólo crecían en algunas regiones de América del Sur. S. pimpinellifolium es el pariente vivo más cercano a este ancestro común. La secuenciación de esta especie ha revelado que solo existe una divergencia del 0,6% entre ambos genomas, lo que quiere decir que solo hay seis cambios por cada 1.000 nucleótidos, lo que indicaría que ambas especies se separaron hace 1,3 millones de años, aproximadamente.

El hallazgo de estas diferencias, junto al mayor nivel de detalle en la genética del tomate común, permitirá mejorar su producción y cultivo. Granell considera el tomate como “un cultivo estratégico para nuestro país, por lo que la secuencia de su genoma podrá ser utilizada por la comunidad científica para entender su formación y maduración, así como para mejorar la calidad del fruto y su respuesta y adaptación frente al estrés biótico y abiótico”.

El análisis en profundidad del genoma del tomate se recoge hoy en Nature; no obstante, versiones previas de la secuencia han estado disponibles desde hace más de un año en una página web de acceso público (http://solgenomics.net). El investigador del CSIC destaca la importancia de “difundir este tipo de avances lo antes posible, sobre todo cuando se trata de investigaciones públicas, de forma que se puedan devolver los beneficios a la sociedad cuanto antes”.

Dentro de este consorcio internacional de investigadores, la participación española se centró en la secuenciación del cromosoma 9 y en la introducción de nuevas tecnologías de secuenciación. El equipo de Granell también ha contado con la colaboración de investigadores del Instituto de Hortofruticultura Subtropical y Mediterránea La Mayora (centro mixto del CSIC y la Universidad de Málaga), el Centro Nacional de Análisis Genómico y las empresas Genome Bioinformatics y Sistemas Genómicos. Todo ello ha sido posible gracias a la ayuda del VII Programa Marco, la Fundación Genoma España, Cajamar, la Federación Española de Productores Exportadores de Frutas y Hortalizas, la Fundación Séneca, la Fundación Manrique de Lara, el Instituto Nacional de Bioinformática, el Instituto Canario de Investigaciones Agrarias y el Instituto de Investigación Agraria y Pesquera.

Shusei Sato et al. The tomato genome sequence provides insights into fleshy fruit evolution. Nature. DOI: 10.1038/nature1119

ESTUDIOS SOBRE EL RIEGO: BUENO HASTA LA ÚLTIMA GOTA

Científicos del Servicio de Investigación Agrícola (ARS) están asegurando que los agricultores de la región del Pacífico Noroeste se benefician de cada gota del agua de riego.

El científico del suelo Gary Lehrsch ha desarrollado directrices de riego para proteger la superficie del suelo, mantener la calidad del suelo, sostener los recursos del suelo, y mejorar la entrega del agua por medio del riego por aspersión a la zona de raíces de cultivos.

ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de EE.UU. (USDA por sus siglas en inglés), y este estudio apoya las prioridades del USDA de responder al cambio climático global y promover la sostenibilidad agrícola.

Lehrsch trabaja en el Laboratorio del Noroeste de Investigación de Riego y Suelos, el cual pertenece al ARS en Kimberley, Idaho. En una investigación de cinco años, él y sus colegas evaluaron el efecto de la energía cinética de las gotitas de agua en la fuerza de la corteza del suelo y la estabilidad de los agregados. Ellos regaron parcelas experimentales de remolacha de azucarera utilizando sistemas de riego por aspersión que tuvieron cabezas rociadoras situadas seis pies por encima de la superficie del suelo.

Las cabezas rociadoras se modificaron para producir gotitas de agua con niveles altos o bajos de energía. El grupo midió la estabilidad de los agregados y la resistencia de la superficie del suelo a la penetración la cual es un indicador de la fuerza de la corteza del suelo aproximadamente cuatro días después del primer riego después de la plantación y 14 días después del último riego.

Lehrsch y sus colegas descubrieron que la porción de los agregados estables del suelo disminuyeron del 66 por ciento al 55 por ciento cuando había aumentos en la energía del riego del 0 por ciento (en parcelas experimentales protegidas por una red de nailon) a la tasa más baja en la investigación. También descubrieron que la tasa de surgimiento de las plántulas de la remolacha azucarera aumentó por 6,4 por ciento cuando la energía de las gotitas fue reducida por el 50 por ciento. Este aumento en el surgimiento de las plántulas podría aumentar los ingresos netos de los agricultores en la parte del sur de Idaho por casi 6,2 millones de dólares anualmente.

Los científicos concluyeron que estas restricciones deben ser utilizadas hasta que han emergido las plántulas y ellas sean establecidas. Luego las cabezas rociadoras se pueden ajustar para entregar más agua en niveles más altos de energía durante el resto de la temporada de crecimiento.

Lea más sobre esta investigación en la revista 'Agricultural Research' de mayo/junio del 2012.

UN EQUIPO DE LA ETSIAMN INVESTIGA LA INFLUENCIA DE SUELO, CLIMA Y LUZ EN LA COMPOSICIÓN QUÍMICA DE ACEITES ESENCIALES DE PLANTAS MEDITERRÁNEAS

Un equipo de investigadores del Grupo de Recursos Naturales y Biodiversidad del Instituto Agroforestal Mediterráneo (IAM), perteneciente a la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y del Medio Natural (ETSIAMN) de la Universitat Politecnica de Valencia está estudiando la influencia de factores de carácter ecológico como suelo, clima y exposición de la luz solar en la composición química de aceites esenciales de plantas mediterráneas.

Sus estudios se han centrado en las variaciones de la composición química de aceites esenciales de distintos tipos de mentas, tomillos y artemisias, principalmente, dependiendo de la zona geográfica, del momento del día en que se recolectan, del tipo de suelo en que crecen o del momento del ciclo vegetativo en que se encuentren.

Este es un elemento fundamental para la industria cosmética y parafarmacia y la salud humana de cara al consumidor final ya que los aceites esenciales pueden contener o no sustancias tóxicas o dañinas dependiendo de estos factores.

Algunos ejemplos son particularmente ilustrativos en este sentido. Así, del romero es posible extraer varios aceites esenciales diferentes según su origen. Si la planta procede de Marruecos o Túnez se caracteriza por la presencia de eucaliptol, cuyo poder expectorante es muy alto. En el de la Península Ibérica y sur de Francia, predomina el alcanfor que se caracteriza por ser relajante muscular y neurotóxico. En Córcega, sin embargo existe un quimiotipo de romero caracterizado por la presencia de verbenona, un estimulante hepático.

En el caso del aceite de salvia, según la norma ISO 9909, esta sustancia solo puede contener un 8,5% de beta tuyona, una sustancia neurotóxica presente en un licor llamado absenta que se utilizaba a finales del siglo XIX y principios del XX.

Uno de los estudios realizados por este grupo de investigadores ha estado dedicado a monitorizar la composición de este aceite esencial procedente de una explotación del interior de la Comunidad Valenciana. Sus resultados han garantizado que el contenido de beta-tuyona no rebasa los límites permitidos en ningún momento del ciclo vegetativo.

Resulta significativo que la planta caracterizada por la presencia del citado componente neurotóxico, el ajenjo o Artemisa absinthium L, posea un quimiotipo o “raza química”, muy característico de la zona oriental de la Península Ibérica, donde dicho principio –beta-tuyona- no se haya presente, pudiéndose así utilizar sin las consecuencias nocivas que llevaron, hace ya décadas, a la prohibición de la absenta.

Estudio con mentas

Otra de las líneas de investigación del Grupo de Recursos Naturales y Biodiversidad del Instituto Agroforestal Mediterráneo (IAM) con varias especies de menta ha determinado la importancia de los ritmos de la luz, del día y de la noche. De hecho, una de las variedades de esta planta –la menta piperita- cuando crece en condiciones en las que existe una elevada intensidad de luz, temperaturas bajas y días largos y templados produce un aceite esencial rico en mentona, lo que le confiere una elevada calidad.

Sin embargo, una baja intensidad de luz, temperaturas nocturnas altas, días cortos y una elevada variabilidad en la temperatura diurna da lugar a una elevada proporción de mentofurano, sustancia que hace disminuir su calidad.

  

Para el profesor de la ETSIAMN y miembro del Instituto Agroforestal Mediterráneo, Juan Antonio Llorens, “el estudio de la influencia de factores ecológicos en el metabolismo secundario de las plantas es una línea de investigación de notable interés, tanto desde el punto de vista quimiotaxonómico como de sus posibles nuevas aplicaciones, aspecto de indudable impacto económico para las empresas e industrias que trabajan en este terreno”.

LOS HUMEDALES DEGRADADOS TARDAN 30 AÑOS EN RESTAURARSE

Los humedales son unos de los ecosistemas más productivos que existen en el planeta, no obstante, la acción humana destruyó aproximadamente la mitad de su extensión mundial a lo largo del siglo XX. Una investigación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) revela que estas formaciones degradadas tardan una media mínima de 30 años en recuperar su estructura y funcionamiento. Los humedales de nueva creación requieren, aproximadamente, el mismo periodo de tiempo hasta llegar a ser autosuficientes.

“Cada indicador de recuperación evoluciona de forma distinta. Se recuperan antes los flujos de agua que la comunidad biológica y esta antes que los ciclos biogeoquímicos pero las condiciones mínimas de viabilidad se alcanzan cuando se estructura la comunidad biológica vegetal, lo que suele tardar unos 30 años”, explica el investigador del Instituto Pirenaico de Ecología del CSIC Francisco Comín, que ha participado en el trabajo.

La investigación, publicada en la revista PLoS Biology, se basa en el análisis de los datos disponibles de la biología, la hidrología y la bioquímica de 621 humedales (entre los que se incluyen turberas, manglares, llanuras de inundación, saladares y lagunas) del mundo, tanto restaurados como de nueva creación; y la comparación con otros 556 humedales de referencia. En muchos casos, la información existente se remonta a más de 100 años.

Comín explica: “Es imposible recuperar el 100% de las características de un humedal ya que la naturaleza no pasa dos veces por el mismo estado, pero sí puede alcanzarse una reparación exitosa con características que, aunque no sean iguales que las iniciales, sí cumplen la misma función”.

Entre los hallazgos relevantes del artículo, el equipo ha descubierto que los humedales mayor tamaño (con una extensión superior a un kilómetro cuadrado) se recuperaron antes que los más pequeños. Del mismo modo, aquellos situados en climas cálidos y tropicales también experimentaron una restauración más rápida que los de ambientes fríos, cuyas características de referencia no se alcanzan antes de los 50 años.

Por su parte, las masas de agua conectadas a otros regímenes hidrológicos mayores recobraron sus niveles biológicos y bioquímicos originales después de 20 años y 30 años respectivamente. Por el contrario, los humedales aislados no han logrado alcanzar el nivel de origen en estas variables después de 50 años. Por ello, Comín recomienda “investigar nuevas estrategias y técnicas de restauración que aceleren la recuperación de las funciones y servicios de los humedales”.

Restauración insuficiente

Dada la enorme pérdida de humedales que ha sufrido el planeta y los servicios que aportan estos ecosistemas, es fundamental aplicar técnicas adecuadas de creación y recuperación de este tipo de espacios. El investigador del CSIC denuncia que “los planes de restauración actuales no suelen contar con una base científica”. Comín

explica: “Normalmente, se ejecuta una obra sencilla, como una revegetación o una reconexión hídrica, pero no se asegura la funcionalidad de estas medidas a largo plazo”.

En diciembre de 2000, España traspuso la Directiva Marco de Agua (DMA), una norma europea que obliga a que todas las masas de agua del territorio se encuentren en buen estado de conservación para 2015. Comín, además, propone la creación de un Plan Nacional de Recuperación de Humedales asociado a una estrategia de desarrollo sostenible del medio rural. Según el investigador del CSIC, “aparte de los servicios ambientales que cumplen estos ecosistemas como la fijación de carbono y la regulación de los ciclos de agua; también aportan importantes valores productivos, recreativos y culturales”.

Este trabajo ha sido dirigido por las Universidades de California en Berkeley y la de Stanford (ambas en EEUU) y ha contado con la colaboración del Museo Nacional de Historia Natural de París (Francia).

David Moreno‐Mateos, Mary E. Power, Francisco A. Comín and Roxana Yockteng. Structural and Functional Loss in Restored Wetland Ecosystems. PLoS Biology. DOI: 10.1371/journal.pbio.1001247

LOS ECOSISTEMAS TAMBIÉN TIENEN UN “RELOJ BIOLÓGICO" QUE REGULA LA FOTOSÍNTESIS

Un reciente estudio desarrollado por un grupo de científicos australianos, estadounidenses y europeos, en el que participa Josu González Alday, colaborador del Instituto Universitario de Investigación en Gestión Forestal Sostenible (Universidad de Valladolid-INIA) con sede en Palencia, ha establecido que el llamado reloj biólogico no sólo es privativo de los seres humanos, sino que también lo tienen los ecosistemas. Los resultados de este trabajo han sido recogidos en un artículo publicado en la prestigiosa revista Global Change Biology.

La importancia de este estudio radica en establecer que un factor genético, como es el reloj biológico, regula la fotosíntesis no sólo de los árboles, sino de ecosistemas completos, y que por tanto no es sólo atributo de los seres humanos. La formulación del concepto de reloj biológico como regulador interno de la actividad de la planta ayuda a entender el modo en que el planeta fija el carbono atmosférico y puede mejorar los actuales modelos de intercambio de carbono.

El trabajo pone de manifiesto que al igual que viajar a través de distintos husos horarios produce desequilibrios en el reloj interno humano (el denominado jet lag, trastornos físicos derivados de estos cambios), los ecosistemas también sufren un jet lag que se traduce en alteraciones de la fotosíntesis.

La fotosíntesis de las plantas es un proceso íntimamente ligado a los cambios medioambientales y no tiene lugar durante la noche debido a la falta de luz. Pero si de modo artificial, en una cámara de cultivo, se inducen unas condiciones de luz y temperatura constantes y similares a las diurnas, la planta cambia su patrón de comportamiento y no interrumpe la fotosíntesis porque considera que es de día, lo que ocurre hasta que se habitúa al nuevo emplazamiento.

Participación palentina

El equipo de investigadores internacionales que ha llevado a cabo este trabajo ha estado formado por prestigiosas universidades como la de Western Sydney (Australia), la de California (USA), la de Harvard (USA), la del Estado de Arizona State (USA), la de Liverpool (UK), la Universidad de Granada, la Universidad de Castilla la Mancha (España) y el Instituto Universitario de Investigación en Gestión Forestal Sostenible (UVA-INIA) de Palencia.

En concreto, el centro de investigación palentino ha trabajado sobre muestras obtenidas en diferentes ecosistemas (bosque tropical, sabana, chaparral, bosques de coníferas o frondosas y tundra) situados entre Alaska y el Trópico. En el proyecto ha estado inmerso el investigador Josu González Alday, quien actualmente desarrolla su trabajo en la Universidad de Liverpool.

Fuente: CGP/DICYT

MALAS HIERBAS PARA INCREMENTAR LA BIODIVERSIDAD

El proyecto ¿Malas hierbas o diversidad vegetal? Su papel como indicador de la eficiencia de medidas agroambientales y de técnicas de agricultura de conservación en secanos cerealistas de Aragón” indica que las tres medidas adoptadas para fomentar la biodiversidad en el valle del Ebro. Así lo demuestran los resultados preliminares y los trabajos realizados en distintos municipios de Zaragoza y en Calamocha (Teruel).

Las medidas adoptadas son tres: mantener el rastrojo de cereal en secano hasta el 31 de diciembre; sembrar esparceta en secano con el fin de proteger la avifauna esteparia y una tercera, que compromete a los agricultores a la creación y mantenimiento de los márgenes internos en los campos.

El mantenimiento del rastrojo hasta el 31 de diciembre, se ha estudiado en 48 campos de la provincia de Zaragoza en 2010 y 2011, la mitad de ellos cumpliendo la medida. Ambos años se ha encontrado un mayor número de especies arvenses en las parcelas que cumplieron la disposición europea y la cobertura del suelo por rastrojo fue mayor.

La siembra de esparceta también ha incrementado la biodiversidad vegetal en Calamocha (Teruel). Para evaluarla se ha estudiado la flora en seis campos de esparceta en su segundo y tercer año en comparación con seis campos de cereal en monocultivo y otros seis campos de cereal sembrados inmediatamente después de la esparceta.

El resultado es un mayor número de especies arvenses en las parcelas de esparceta que en las de cereal. Estos resultados preliminares, indican que la medida incrementa la biodiversidad vegetal con especies que no interfieren negativamente en el cultivo del cereal, siempre y cuando se realice una labor después del cultivo de esparceta.

Finalmente, en la promoción, creación y conservación de márgenes, ribazos o lineros de los campos se inventarió la flora en 15 campos y sus márgenes internos, en tres localidades diferentes. Los resultados demuestran que la cobertura vegetal del suelo en los márgenes fue muy elevada en todos los casos, cubriéndolo en gran parte. El número de especies en los márgenes fue claramente superior al número de especies vegetales encontrado dentro de los campos colindantes y pocas especies eran coincidentes, por lo que no parecen ser un reservorio de malas hierbas.

Los investigadores de Sanidad Vegetal y especialistas en Malherbología, Alicia Cirujeda, Ana Isabel Marí y Carlos Zaragoza del CITA; y Joaquín Aibar, de la Universidad de Zaragoza, en colaboración con Sonia Murillo, del departamento de Agricultura, Ganadería y Medio Ambiente del Gobierno son los responsables de este trabajo.

Fuente: CITA Aragón

LA FLORA EUROPEA DE ALTA MONTAÑA SE HA DESPLAZADO 2,7 METROS EN SIETE AÑOS POR EL AUMENTO DE LAS TEMPERATURAS

Un estudio internacional en el que ha participado el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha confirmado que el calentamiento global provoca un ascenso altitudinal de las especies vegetales. El trabajo, publicado en el último número de Science, analiza los cambios observados en la flora de 66 cimas de 17 cordilleras europeas entre 2001 y 2008.

Este proyecto, que en la Península Ibérica estableció zonas piloto en los Pirineos (Ordesa) y en Sierra Nevada, ha calculado un desplazamiento hacia la cima de 2,7 metros de media en el conjunto de las especies estudiadas. “Este resultado confirma la hipótesis de que el aumento de las temperaturas induce el desplazamiento de la flora alpina hacia niveles superiores. Tal fenómeno ha provocado la sustitución de algunas especies resistentes al frío por otras más sensibles a él. Todo ello refleja la vulnerabilidad de los ecosistemas de alta montaña a medio y a largo plazo”, explica el investigador del CSIC Luis Villar, del Instituto Pirenaico de Ecología.

Cimas boreo-templadas y mediterráneas

Las conclusiones del estudio muestran también un aumento medio del 8% en el número de especies que habitan las cimas de las cordilleras de Europa. No obstante, este incremento no ha sido generalizado. “De las 66 cimas estudiadas, en la mayoría de las situadas en las zonas boreal y templada sí se ha observado dicho aumento, mientras que en ocho de las 14 cumbres situadas en el área mediterránea se ha producido una disminución”, comenta el investigador del CSIC.

Además, en las cimas inferiores de las cordilleras mediterráneas, situadas en el límite superior del bosque o en una altitud equivalente, las ganancias y pérdidas de especies han sido mayores que en las demás.

“En las montañas mediterráneas (Sierra Nevada, Córcega, Apenino Central y Creta), al aumento de las temperaturas se le suma una sequía creciente, puesto que disminuye la precipitación media anual y se alarga la sequía estival. Esta combinación de ambos factores puede suponer una amenaza para ciertas especies endémicas, un tesoro biológico escondido, cuyo número podría disminuir”, concluye Villar.

Este estudio se enmarca dentro del proyecto GLORIA (siglas en inglés de Iniciativa para la Investigación y el Seguimiento Global de los Ambientes Alpinos), iniciado en Europa en el año 2000 y que después se ha extendido por todo el mundo.

Harald Pauli, Michael Gottfried, Stefan Dullinger, Otari Abdaladze, Maia Akhalkatsi, José Luis Benito Alonso et al. Recent Plant Diversity Changes on Europe’s Mountain Summits. Science. DOI: 10.1126/science.1219033.