Science publica el primer esbós del mapa genètic del blat fariner

La revista Science ha publicat aquest mes de juliol les últimes novetats entorn del genoma del blat fariner (Triticum aestivum), en una sèrie de quatre articles dedicats a aquest aliment.

Un dels treballs, realitzat per investigadors del Consorci Internacional de Seqüenciació del Genoma de Blat (IWGSC, per les sigles en anglès), mostra, per primera vegada, un esbós del mapa genètic dels 21 cromosomes d'aquesta planta. En concret, els autors han localitzat 75.000 gens del total de 124.201 que s'han reconegut.

Es tracta d'una fita important ja que aquest organisme posseeix un gran genoma de 17 gigabases-l'humà és d'uns 2,9 - i és hexaploide, és a dir, conté sis jocs de cromosomes. Aquest considerable grandària és un dels motius que dificulta la seva seqüenciació mitjançant els mètodes actuals.

Per als productors, la troballa ajudarà a produir noves variants amb major resistència a les malalties i plagues, i amb tolerància a l'estrès provocat per la sequera, l'elevada salinitat o l'alt contingut d'alumini en els sòls.

Per a la comunitat científica, accelerarà el procés de localització de gens específics, el disseny de marcadors concrets i facilitarà l'anàlisi del llinatge evolutiu del blat.

Planta genealògica

Els autors també van realitzar una comparativa entre el genoma de Triticum aestivum i el d'alguns dels seus progenitors. Els resultats van indicar que existien seqüències de l'ADN molt conservades entre totes les espècies, que compartien fins a un 80% d'elles.

En aquest sentit, un altre dels estudis que publica Science, dut a terme per un equip de la Universitat Noruega de Ciències de la Vida, revela que el blat fariner és producte de múltiples encreuaments entre variants antecessores que van tenir un avantpassat comú fa al voltant de set milions d'anys. Durant el procés, anomenat especiació híbrida, la planta final va sumar la dotació cromosòmica dels seus 'pares' i per això va obtenir la condició d'organisme hexaploide.

Segons explica a Sinc Simen rod Sandve, un dels principals autors del treball, els organismes que s'han format a partir dels genomes complets dels seus predecessors solen posseir nous caràcters. "Per exemple, la proteïna del gluten té una composició diferent en T. aestivum i la seva qualitat de cocció és millor", afegeix. "No obstant això, els costos relacionats amb el manteniment i la regulació de genomes tan grans són més grans".

"El nostre estudi presenta un nivell addicional de complexitat en la història evolutiva del blat", indica l'expert. "Això podria ajudar a entendre millor com funcionen les cèl·lules de blat a escala molecular".

Principal objectiu de la IWGSC

Tot i que avui es presenta el primer esbós del mapa genètic del blat fariner, la meta de l'IWGSC és obtenir la seqüència completa de referència d'aquesta planta. Per a això, en el tercer dels estudis que publica la revista nord-americana, un grup de l'Institut Nacional d'Investigació Agronòmica (França) ha presentat la seqüència sencera d'un dels cromosomes de T. aestivum, l'anomenat 3B, que conté una gigabase .

Per a la construcció del mapa físic de 3B dels científics van ordenar al llarg del cromosoma 8.500 fragments d'ADN que van seqüenciar individualment mitjançant l'ús de cromosomes artificials bacterians (BAC, per les sigles en anglès).

"Un BAC és simplement una molècula d'ADN circular que conté un segment d'ADN del blat que pot amplificar utilitzant bacteris", aclareix a Sinc Frédéric Choulet, principal autor a la institució francesa.

Segons explica l'expert, es tracta d'un mètode que se solia utilitzar abans de la irrupció de les tècniques modernes de seqüenciació però que segueix sent adequat per genomes tan complexos com el del blat.
Seqüenciar aquestes petites peces del genoma permet unir-les amb una alta precisió. "Nosaltres cobrim tot el cromosoma 3B amb 8.500 d'aquests segments per obtenir la seqüència de referència. Va ser una tasca enorme ", sosté Choulet.

Evolució del gra

Finalment, el quart treball sobre el blat publicat a Science, realitzat al Centre Helmhotz de Munic, ha revelat gran part dels gens que s'expressen durant el desenvolupament del gra de T.aestivum, en concret d'una zona anomenad endosperma, que és el teixit nutricional del sac embrionari de les plantes amb llavor.

"Observem set grups de gens expressats alhora i identifiquem quins dominis ocupaven en el cromosoma", explica Odd-Arne Olsen, principal autor de l'estudi. "Aquests resultats-segueix-representen un objectiu important per a la investigació futura del control transcripcional del gra de blat".

A més, l'equip investigador va comparar el patró d'expressió de T. aestivum amb el dels seus progenitors (anomenats A, B i D). "El blat fariner expressa un conjunt de gens per a certes funcions del genoma A, una altra per l'de B i un tercer conjunt del genoma D. D'aquesta manera recull 'el millor' de cada un d'ells", aclareix l'expert.

Referència bibliogràfica:

• International Wheat Genome Sequencing Consortium. “A chromosome-based draft sequence of the hexaploid bread wheat (Triticum aestivum) genome”. Science. July 2014.
• Thomas Marcussen et al. “Ancient hybridizations among the ancestral genomes of bread wheat”. Science. July 2014.
• Matthias Pfeifer et al. “Genome interplay in the grain transcriptome of hexaploid bread wheat”. Science. July 2014.
• Frédéric Choulet et al. “Structural and functional partitioning of bread wheat chromosome 3B”. Science. July 2014.