CRAG, el centre científic de referència en genètica de plantes i animals de granja

Un centre d’investigació pioner  en agrigenòmica

El Centre de Recerca en Agrigenòmica (CRAG) és un centre que forma part del sistema CERCA de la Generalitat de Catalunya, i que es va establir com a consorci de quatre institucions: el Consell Superior d'Investigacions Científiques (CSIC), l'Institut de Recerca i Tecnologia Agroalimentàries (IRTA), la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) i la Universitat de Barcelona (UB). Aquest acord innovador reuneix diversos grups d'investigació sobre plantes i animals de granja que exploren els determinants genètics i genòmics comuns en aquestes espècies, fet que proporciona un terreny únic per a la recerca i la formació. El 2016, el CRAG va ser reconegut com a Centre d'Excel·lència Severo Ochoa pel Govern d’Espanya.

Aquest acord innovador reuneix diversos grups d'investigació sobre plantes i animals de granja i proporciona un terreny únic per a la recerca i la formació

La recerca del CRAG s'estén des de la investigació bàsica en biologia molecular de plantes i animals de granja, a les aplicacions de tècniques moleculars per a la millora d’espècies importants per a l'agricultura i la producció d'aliments en estreta col·laboració amb la indústria.

La seu del CRAG, en què investiguen aproximadament 200 persones provinents de més de 30 països diferents, és un modern edifici localitzat al campus de la Universitat Autònoma de Barcelona, ​​que alberga laboratoris, hivernacles i càmeres de cultiu, així com diversos serveis científico-tècnics.

El CRAG s'esforça per traduir els resultats de la seva investigació en beneficis per a la societat. També pretén formar la propera generació de científics de plantes i animals de granja, que tindran un paper vital per ajudar a abordar els reptes socials i globals d'aquest segle.

Els programes de recerca

El Centre s'organitza en quatre programes científics diferents: Desenvolupament vegetal i transducció de senyals, Respostes vegetals a l'estrès, Biologia sintètica  de plantes i enginyeria metabòlica, i Genòmica vegetal i animal. Aquests programes compten amb el suport de diverses plataformes tecnològiques d'última generació, que també estan obertes a la comunitat científica més àmplia.

El programa de Desenvolupament vegetal i transducció de senyals , que compta amb 9 grups de recerca, té com a objectiu comprendre, a nivell molecular i cel·lular, com les plantes es desenvolupen i creixen integrant els senyals ambientals.

Els canvis ambientals dràstics imposats per l'alteració climàtica afecten negativament la productivitat dels cultius importants agronòmicament. Una comprensió detallada i predictiva del creixement i desenvolupament de les plantes és doncs, essencial, per fer front a aquests efectes negatius.

El programa de Respostes de les plantes a l'estrès estudia com les plantes responen a l'estrès causat per factors biòtics i abiòtic. Els 4 grups de recerca del programa, investiguen com les plantes reconeixen els patògens i detecten les condicions ambientals adverses, com es transdueixen aquests senyals i quines respostes fisiològiques i bioquímiques a l'estrès es desencadenen.

També investiguen el cicle biològic de patògens rellevants i els gens que controlen la seva virulència. En col·laboració amb empreses agrobiotecnològiques, busquen aplicar els coneixements adquirits per obtenir cultius amb major resistència als patògens i millor adaptats a les condicions ambientals canviants.

D’altra banda, el programa de Biologia sintètica de plantes i enginyeria metabòlica té com a objectiu generar coneixements sobre com les plantes i les algues fotosintètiques controlen el metabolisme primari i secundari per millorar la qualitat dels productes vegetals i desenvolupar plataformes de síntesi de compostos d'interès per la indústria.

Aquest programa està format per 4 grups de recerca i pretén esclarir a nivell molecular la fisiologia i el metabolisme de les plantes i utilitzar aquest coneixement per millorar els cultius mitjançant enfocaments basats en l'enginyeria metabòlica A més, cerca proporcionar noves eines biotecnològiques, mitjançant la biologia sintètica.

Per últim, el programa Genòmica vegetal i animal se centra principalment en entendre l'organització, l'evolució i la variabilitat dels genomes de cultius i animals domèstics, donar a conèixer el seu procés de domesticació i dilucidar la base genètica de trets importants per a la millora dels cultius i del bestiar.

El programa s'estructura en 6 grups de recerca, que utilitzen habitualment una àmplia gamma d'enfocaments genètics, genòmics, paleogenòmics, bioinformàtics, estadístics i fenotípics en cultius com el meló, el préssec, la poma, la maduixa i el blat, i espècies ramaderes com ara porcs i cabres, entre d'altres. Desenvolupen metodologies bioinformàtiques i eines de programari per a l'anàlisi de dades del genoma. També apliquen tecnologies d'edició de gens per a la validació funcional de gens candidats per a trets d'interès.

L'objectiu principal del programa és traduir la informació genòmica en fenotips, motiu pel qual algunes de les activitats de recerca s'apliquen a programes de millora comercial en col·laboració amb empreses privades i institucions públiques.

El repte del canvi climàtic

Al segle XXI l'agricultura s'enfronta a uns reptes sense precedents: continuar augmentant la producció d'aliments per garantir el proveïment a una població en creixement ràpid i millorar la qualitat dels productes per reduir la càrrega global de malalties cròniques sense augmentar la superfície cultivada i disminuint l’ús d’aigua i l’impacte ambiental en un context de canvi climàtic. Aquests reptes han estat reconeguts per l'ONU com a alguns dels Objectius de Desenvolupament Sostenible (ODS) més importants per als propers anys. Algunes de les conseqüències del canvi climàtic que ja estan afectant els cultius són la sequera i les temperatures més extremes, així com les plagues d'insectes, virus, bacteris i fongs d'enorme impacte econòmic, mediambiental i social, responsables de la pèrdua d'entre el 20% i el 40% de la producció mundial d'aliments.

Des del CRAG es treballa per abordar els desafiaments dels canvi climàtic i trobar solucions que permetin garantir una alimentació segura i de qualitat per a tota la població.

Des del CRAG es treballa per abordar els desafiaments del canvi climàtic i trobar solucions que permetin garantir una alimentació segura i de qualitat per a tota la població

Algunes de les descobertes  i innovacions realitzades al CRAG en aquest sentit son, per exemple, el descobriment del paper crucial dels gens TEMPRANILLO en la protecció de les plantes davant l’augment de la salinitat del sòl, i el descobriment que les plantes d’arròs en simbiosi amb fongs micorriza arbuscular presenten un major creixement, productivitat i resistència a la fallada de l’arròs (una malaltia produïda per un fong) --recerques liderades per Soraya Pelaz i Blanca San Segundo, respectivament. Altres recerques amb elevat potencial de transferència, son els estudis liderats per Ana I. Caño-Delgado, qui ha fet importants descobertes sobre els mecanismes moleculars i cel·lulars que utilitzen les plantes per resistir a la falta d’aigua, o els liderats per Miguel Perez-Enciso, qui ha liderat el desenvolupament de tècniques computacionals basades en l’aprenentatge profund (Deep learning) per la millora genètica d’espècies amb més de dos jocs de cromosomes (com la maduixa o el nabiu), i per l’automatització de l’anàlisi fenòmica de la morfologia de la fruita.  D’altres recerques realitzades al CRAG han aportat nous coneixements sobre els processos de domesticació  d’espècies animals, com la cabra, i vegetals, com el meló,  l’ametller o la pisana (un cereal).

Aliances internacionals

La recerca del CRAG té una dimensió internacional. Els seus resultats de recerca es publiquen en reconegudes revistes internacionals revisades per parells (peer-reviewed) i es comuniquen en congressos, també internacionals, alguns dels quals organitzats pel mateix CRAG. Aproximadament el 70 % dels articles científics publicats al CRAG son fets en col·laboració amb investigadors i investigadores d’altres institucions internacionals i, actualment, més del 60 % del personal investigador postdoctoral és d’origen estranger.

Per tal d’enfortir aquesta dimensió internacional, en els últims anys, el CRAG ha establert aliances estratègiques amb altres institucions europees.  Així, al 2015 va establir un acord amb el Umeå Plant Science Centre (UPSC, Umeå, Suècia) i dues divisions de l’INRAE (França) per tal d’explotar les similituds i complementarietats entre les tres institucions, i establir una agenda de reunions científiques. L’any 2018, es va establir un nou acord trilateral entre John Innes Centre (JIC, Norwich, Regne Unit), el Max Planck Institute for Plant Breeding Research (MPIPZ, Colònia, Alemanya), i el CRAG. Aquesta última aliança, té per objectiu enfortir l’Àrea Europea de Recerca en el camp de la biologia vegetal, focalitzant-se en la formació dels investigadors i investigadores joves. L’any 2020, i gràcies a un ajut Europeu del programa COFUND, el CRAG va posar en marxa el programa postdoctoral AGenT, gràcies al qual ja ha incorporat a 9 investigadors postdoctorals internacionals que durant 2 anys realitzaran projectes de recerca d’excel·lència en col·laboració amb altres institucions internacionals i amb socis empresarials. Actualment, hi ha oberta la segona convocatòria AGenT, per incorporar a 10 investigadors postdoctorals més.