Selección temprana de las plantas con mayor valor
Dr. Gerardo Jiménez Sánchez
La industria de la fruta en México es prolífica y con importante presencia en los mercados internacionales. En 2010 se publicó por primera vez la secuencia del ADN de la manzana “Golden Delicious”, una de las más cultivadas en el mundo. Su análisis indica que contiene cerca de 800 millones de nucleótidos (A, G, T y C) que se organizan en 17 cromosomas. La cadena de ADN de la manzana es más larga que la de otras plantas incluyendo el durazno (230 millones) y la uva (480 millones). Dentro de su ADN se identificaron 57,386 genes, que son segmentos de la cadena con capacidad para producir proteínas que dan estructura y función a la planta y a sus frutos. El número de genes en la manzana es el mayor entre las plantas secuenciadas hasta ahora, tales como el pepino (26,682), el arroz (40,577) y el maíz (32,540). Lo interesante es que cerca del 20% de sus genes son específicos de la manzana, pues no muestran similitud a otros genes vegetales. Estos 11,444 genes únicos de esta especie resultan del mayor interés para la fruticultura al ofrecer la posibilidad de descubrir genes asociados con rasgos de alto valor económico para la industria.
El genoma de la manzana contiene varias familias de genes que se encuentran sobrerrepresentadas, incluyendo algunas relacionadas al metabolismo de un tipo de azúcar conocido como sorbitol, y otras asociadas con la resistencia a enfermedades, biosíntesis de gases, compuestos aromáticos, pigmentos y antioxidantes. Así también se identificaron genes con la información para producir proteínas conocidas como factores de crecimiento (MADS-box) cuyo papel es relevante en la regulación del crecimiento y desarrollo de la fruta.
El reto será como traducir este valioso conocimiento científico en más y mejores manzanas. Es decir, la utilización del conocimiento del ADN para diseñar estrategias que faciliten mejores cruzas, así como la selección de plántulas para producir un mayor volumen de frutas de mejor calidad (crujientes, jugosas, balanceadas en azúcar y ácidos), con una vida de anaquel más larga, resistente a enfermedades y que tolere mejor las agresiones del medio ambiente. La gran cantidad de información que ofrece el conocimiento del genoma de la manzana facilitará el descubrimiento de genes o redes de genes que controlan rasgos de alto valor económico de gran importancia para la industria.
El Programa Genómico de Árboles Frutales de la Universidad de Cornell se ha dado a la tarea de estudiar los genes relacionados con la acidez de las manzanas, un importante componente de la calidad de esta fruta, a fin de conocer mejor las bases genéticas que regulan el equilibro entre dulce y ácido y encontrar la combinación idónea para los diferentes mercados. Así, han descubierto que el nivel de acidez de las manzanas está asociado a una región del genoma que contiene el gen Ma cuya función es regular la cantidad de ácido Málico en la fruta. Una aplicación directa de esta investigación sería el desarrollo de una prueba de laboratorio que permita seleccionar y eliminar tempranamente hasta el 25% de las plántulas cuyos frutos tendrán bajo contenido ácido. Esto reduciría los costos de operación al tiempo de incrementar la eficiencia de selección de las plantas deseadas.
El conocimiento genómico comienza a ser aplicado a la producción de fruta por el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos a través del Proyecto RosBREED (www.rosbreed.org), cuyo objeto es facilitar las cruzas utilizando marcadores genómicos para la producción de manzanas, duraznos, zarzamoras y fresas.
México es un importante productor de manzanas al generar más de 650,000 toneladas anualmente, principalmente en Chihuahua, Durango, Coahuila y Puebla. De acuerdo con la SAGARPA, la producción de manzana en Chihuahua se ha reducido entre 40 y 50% fundamentalmente debido a problemas de sequía y heladas tardías. Esto, sin duda, ha afectado a la industria y al mercado al incrementar los precios nacionales de esta fruta. De acuerdo con el Sistema Nacional de Información e Integración de Mercados (SNIIM), en septiembre del 2012 el precio de la manzana Golden Delicious, precisamente aquella objeto de la secuenciación genómica, mostró un alza de más de 33% en su precio con respecto al mismo mes del año anterior.
El estudio genómico de estas manzanas en Chihuahua podría identificar aquellos genes relacionados con la respuesta a la sequía y a las bajas temperaturas, lo que permitiría diseñar estrategias que evitarían las cuantiosas pérdidas que resultan en detrimento del consumidor y de la economía nacional. Sin duda, la genómica tiene cada vez mayores aplicaciones de alto impacto en el concierto económico global.
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gerardo.jimenez@genomicaybioeconomia.org
Profesor de Genómica y Bioeconomía, Universidad de Harvard.
Presidente Ejecutivo, Global Biotech Consulting Group.
Presidente de Genómica y Bioeconomía A.C.