Primer mapa genético del “Guayabo”

El Guayabo del País (Acca selowiana) es un árbol nativo, originario de la región noreste del Uruguay y sur del Brasil, de fácil cultivo y da fruto a los pocos años. De la misma forma, la Pitanga (Eugenia uniflora), y los Arazá amarillos y rojos (Psidium littorale y Psidium catleianum) son especies que pertenecen al patrimonio autóctono nacional y son recursos naturales de alto valor y potencial

Uruguay hizo un importante aporte a la comunidad científica internacional al construir el primer mapa genético del Guayabo del país, especie frutícola originaria del sur del Brasil y del noreste de Uruguay. El estudio contó con el apoyo de investigadores de Brasil y de Chile. “Contamos con una valiosa población de mapeo de 160 plantas derivadas de un cruzamiento entre ejemplares de la especie, lo que permitirá seguir explorando y recabando nuevos y valiosos resultados”, explicó Clara Pritsch al portal de la Facultad de Agronomía (FAgro).

– ¿En qué consiste el mapa genético, y cómo describiría este logro?
– Una analogía que me gusta usar para explicar el significado de la exploración del genoma y la construcción de los mapas genéticos es imaginar que se trata del descubrimiento y exploración de un mar de montañas para el cual es necesario identificar cada uno de los picos y construir un mapa que oriente futuras expediciones. Mientras que para diferentes especies de interés agrícola estamos acostumbrados a que sean exploradores europeos, norteamericanos o chinos, los que han ido «descubriendo» las regiones del genoma («nuevos picos») de dichas especies y construyendo los primeros mapas (mapas genéticos) respectivos, en este caso son “exploradores” uruguayos con la colaboración de chilenos y brasileros, El equipo emprendió la exploración del genoma de esta especie nativa de América del Sur, logrando la construcción de una primera versión del mapa del genoma. Este mapa será útil para orientar nuevas expediciones que apunten a mapas más detallados e informativos de la estructura y organización del genoma, así como para profundizar en el valor intrínseco de sitios específicos: qué genes están y qué funciones cumplen en el organismo. Nuestro equipo de trabajo, todos sudamericanos, siente el mismo entusiasmo que se experimenta a la vuelta de una expedición, que aunque todavía muy preliminar, fue exitosa.

– ¿Cómo empezó el viaje para construir las rutas de este mapa, cuáles fueron los antecedentes de este proyecto?
– La fruta del guayabo tiene propiedades nutritivas importantes que incluyen un alto contenido en yodo. En menor grado aporta potasio, fósforo, magnesio, sodio y calcio; también es muy rica en vitamina C y B; además, se han encontrado compuestos de alto valor en biomedicina. En consecuencia, resulta una alternativa muy interesante para el creciente nicho de alimentos funcionales y una oportunidad para diversificar la matriz de producción de frutas. La especie tiene su principal centro de diversidad en el sur de Brasil y noreste del Uruguay. En nuestro país es utilizada de forma artesanal, no hay aún un gran desarrollo comercial de la fruta como existe en otros países.

Sin embargo a fines del siglo 19 y comienzos del siglo 20, dos botánicos franceses llevaron algunos materiales a Europa. Desde allí se transfirió a Estados Unidos, Nueva Zelanda, Colombia y otros países. En ellos se ha desarrollado la explotación comercial y la mejora genética de variedades. En Nueva Zelanda, el mercado (800.000 dólares americanos por año) integra una cadena de valor que incluye fruta fresca y procesada. Las variedades comerciales en uso en estos países habrían derivado de un número reducido de plantas originalmente colectadas en Uruguay y Brasil.

A partir del año 2000 tanto Brasil como Uruguay comenzaron a pensar en impulsar el desarrollo de sus frutales nativas. Más o menos a partir de 2002 en Uruguay se empieza a realizar un inventario de las diversas especies de frutas nativas para ver sus potencialidades. Debido a sus propiedades y cualidades agronómicas (fruta grande, mayor diversidad, conocimiento), el guayabo del país estuvo en el primer lugar de la lista.

Para esto ha sido muy importante el vínculo con los investigadores de Brasil, especialmente con la Empresa de Pesquisa Agropecuaria y Extensión Rural de Santa Catarina (EPAGRI), y la Empresa Brasileira de Investigación Agropecuaria (EMBRAPA). Ellos tienen estudios avanzados e incluso han liberado recientemente cuatro variedades. En Uruguay el esquema de trabajo se da a partir del vínculo entre la Facultad de Agronomía y el Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria (INIA).

Pioneros
La Ing. Agr. Beatriz Vignale, de la Estación Experimental de Salto de la FAgro (EEFAS) y el Ing. Agr. Danilo Cabrera del Programa de Fruticultura de INIA Las Brujas, han trabajado en la búsqueda y evaluación de materiales silvestres destacados estableciendo guayabos en jardines localizados en la Facultad de Agronomía (EEFAS y Centro Regional Sur, CRS), INIA (Las Brujas y Salto Grande), así como en predios de productores. Como parte de estos trabajos, se han desarrollado numerosas poblaciones resultantes de cruzamientos dirigidos.

– ¿Cuáles considera los principales hitos en este proceso de casi 15 años de estudios?
– Un antecedente importante fue un proyecto multidisciplinario financiado por el Programa de Desarrollo Tecnológico (PDT, anterior a ANII) en 2005, con la idea de colectar accesiones (individuos) silvestres de la especie distribuidas en cuatro zonas del país, dos localizadas en Tacuarembó, y las otras en Treinta y Tres y Cerro Largo. El objetivo era conocer la magnitud de la diversidad genética presente en el país, evaluando tanto las variantes en morfología en la planta (hoja flor, fruto), trabajo desarrollado por María Puppo y Mercedes Rivas (Fitotecnia, Facultad de Agronomía) como a nivel de su ADN (Estela Baccino, tesis de grado, Lab de Biotecnología, Facultad de Agronomía).

Lo que aprendimos al analizar los resultados es que las cuatro poblaciones silvestres eran muy diferentes entre sí, y que en general presentaban una alta diversidad genética. Más aún, la diversidad encontrada dentro de una colección más restringida, conformada por plantas con frutas de muy buen sabor (instaladas en EEFAS) también era muy alta (Marianella Quezada, tesis de grado, Lab de Biotecnología, Facultad de Agronomía) . Estos resultados demostraron que se contaba con diversidad genética abundante y valiosa, útil para apoyar estudios genéticos de caracteres agronómicos relevantes para la especie. Además, de las tres valiosas tesis de grado (una en Facultad de Agronomía, y dos en Facultad de Ciencias) realizadas en el proyecto, se realizaron intercambios de jóvenes estudiantes con Brasil.

En 2009, en el marco de un proyecto CSIC I+D, se iniciaron los estudios para el desarrollo del mapa genético en el marco de la Maestría en Ciencias Agrarias de Facultad de Agronomía de Marianella Quezada. En dicho proyecto, Marianella analizó el ADN de cerca de 400 pequeñas regiones del genoma (marcadores moleculares) en una población de 160 plantas de un cruzamiento realizado por Vignale; para ello se contó con la colaboración de destacados investigadores en Genética Molecular y Genética Estadística de Chile y Brasil.

A partir del análisis de la información generada se pudo construir un mapa en el cual figuran 219 de los 400 sitios analizados, los cuales se distribuyen a lo largo de 10 «cadenas montañosas o rutas» que corresponderían aproximadamente a 10 de los 11 cromosomas diferentes presentes en la especie. Mediante análisis adicionales que Marianella realizará en la Universidad de San Pablo (Piracicaba, Brasil), se integrarán al mapa los sitios que quedaron sin mapear, así como una importante batería de miles de sitios nuevos resultantes de la aplicación de tecnologías de análisis genómicos de última generación. Aunque los mapas genéticos de otras especies frutales más conocidas como citrus y manzano poseen hoy en el entorno de mil sitios mapeados, nuestro mapa constituye un croquis sólido sobre el cual seguir agregando sitios nuevos siendo además adecuado para generar información sobre el valor intrínseco de cada sitio.

– ¿Cuáles son los beneficios de contar con esta herramienta?
– Los mapas genéticos son herramientas poderosas para contestar variadas preguntas sobre la estructura y función del genoma de una especie. En particular para la agronomía, interesa la identificación de las regiones del genoma responsables de la expresión de caracteres valiosos como por ejemplo el tamaño de la fruta o su nivel de acidez y conocer cuál es la contribución relativa de cada una de dichas regiones en la expresión del carácter. Estos datos definen la arquitectura genética que «sostiene» o se asocia por detrás de cada dato productivo que registramos en la planta para una especie. De esta manera, una vez reconocidos esos sitios del genoma tan relevantes, el genetista puede identificar individuos que posean para dichos sitios relevantes alternativas de información genética que favorezcan la expresión del carácter en el sentido deseado (por ejemplo mayor tamaño de fruta), mientras que puede eliminar aquellos que posean alternativas de información desfavorables.

Además, puede decidir si considera todos o alguno de dichos sitios en su criterio de selección. De esta manera, se genera una estrategia adicional de selección de individuos que pueda derivar directa o indirectamente en el desarrollo de nuevas variedades que expresen atributos mejorados. La identificación de los sitios del genoma que explican la expresión de caracteres de variación cuantitativa (QTL: quantitative trait loci) se basa en la detección de fuertes (estadísticamente significativas) asociaciones entre la presencia de una u otra alternativa de información en cada sitio y el nivel de manifestación del carácter. Estas fuertes asociaciones se deberían a que en regiones muy cercanas al sitio analizado se localizarían genes u otras secuencias de ADN relevantes a la manifestación del carácter. De esta manera, para un número reducido de sitios del mapa será posible incluir «referencias» del mapa, que señalen que dichos sitios son altamente explicativos y potencialmente predictivos de la manifestación de caracteres como el tamaño de la fruta.

– ¿Cuál es la siguiente etapa, qué viene ahora?
– A nivel internacional, ahora hay un gran interés en la aplicación de nuevas herramientas del área de la química y genómica en la búsqueda de valor en plantas aromáticas y ornamentales, y en especial con lo relacionado a alimentos exóticos, nutracéuticos, funcionales y de valor biomédico que trasciende al Uruguay. Esto se hace en laboratorios usando técnicas modernas que aún no están bien desarrolladas en nuestro país.

Sin embargo, se han generado varios antecedentes interesantes tanto en el área Química, Genética y Etnobotánica que podemos empezar a potenciar estrechando los vínculos locales y estableciendo otros con investigadores del exterior. En este momento Marianella desde Brasil (Universidad de San Pablo) implementará el análisis de miles de nuevos marcadores en la población de plantas de Salto a los efectos de aumentar la resolución del mapa, y se comenzarán a registrar detalladamente datos de calidad de fruta de cada árbol de la población que permitirán el mapeo de los QTL asociados a dichos caracteres. Los desafíos son muchos: aprender/generar nuevos conocimientos, implementar nuevos experimentos, conseguir los recursos suficientes. De todas maneras, el entusiasmo es grande, y la bandera uruguaya estuvo en la foto.

Por su parte, Beatriz Vignale docente de la Estación Experimental de Facultad de Agronomía en Salto, expresó que existe un creciente interés en la promoción de su cultivo en Uruguay debido al potencial productivo y oportunidades de mercados; de esta manera, la especie es prioritaria en el Programa de Frutales Nativos que desarrollan desde el año 2000 la Facultad de Agronomía, el Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria (INIA) y el Ministerio de Ganadería, Agricultura y Pesca (MGAP). Asimismo destacó la importancia de contar con esta herramienta para investigaciones en Uruguay y en otros países del mundo.

Por otro lado, Vignale expresó que además del importante logro científico hay que destacar la experiencia de colaboración inter-institucional en el que confluyeron trayectorias técnicas, intereses y la colaboración de un gran número de actores.

“El logro es muy importante porque es material genético nativo. Alrededor del mundo se quiere llegar a contar con esta tecnología validada para todos los frutos y en este caso, dado que es material nativo, nadie la construiría en otro país. Por lo tanto es un aporte clave para biólogos, químicos, genetistas”.

¿Cómo inicia este trabajo?
Esto forma parte de un nuevo programa sobre frutas nativas que inicia en el 2000 y que incluye la convocatoria a varios encuentros de frutas nativas co-organizados por Facultad de Agronomía, el Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria (INIA) y el Ministerio de Ganadería, Agricultura y Pesca (MGAP). En este programa nos juntamos un grupo de técnicos que ya llevábamos tiempo trabajando monte nativo, como el Ing. Agr. Danilo Cabrera, investigador del Programa en Producción Frutícola de INIA (Las Brujas) y Juan Pablo Mevel de la Dirección General Forestal del MGAP. Posteriormente se unieron muchos grupos interesados en el tema, por ejemplo se acercaron estudiantes, productores, chefs, frutícolas, paisajistas, personas de la Facultad de Química, el Laboratorio Tecnológico del Uruguay (LATU), conservacionistas, ambientalistas, entre otros.

A partir del interés generado en las plantas nativas decidimos hacer encuentros nacionales de frutas nativas cada dos años en diferentes lugares del país como Cerro Largo, Tacuarembó, Salto, Canelones, con una alta asistencia de público (de 100 a 200 personas).

Los últimos encuentros fueron publicados en la página de INIA .

También existe un libro de “Recetario de frutos nativos del Uruguay” que se puede ver haciendo clic aquí. El próximo encuentro de frutas nativas tendrá lugar en el 2015.

¿En qué consisten los encuentros de frutas nativas?
Los encuentros incluyen exposiciones orales de los distintos temas y degustación de frutos y mermeladas, así como una visita de campo. Estos encuentros se desarrollan con el financiamiento de diversas organizaciones y han permitido avanzar en cuanto al conocimiento que tenemos de las frutas nativas, sus propiedades, usos y potencialidades. Actualmente en la Quebrada de los Cuervos se está haciendo un trabajo sobre guayabo que involucra a todos los actores que viven en la región. Además estamos estudiando nueve frutas nativas como el guayabo, arazá, pitanga, guaviyú, cereza de monte, entre otros.

Dentro de este marco, la gente de laboratorio empezó a estudiarlas y una de las primeras en hacerlo fue la docente Clara Pritsch, docente de Genética Vegetal del Departamento de Biología Vegetal de Facultad de Agronomía, quien comenzó estudiando marcadores moleculares acentuando la diversidad de genotipos que existen en nuestro país. La idea de ella es que para poder conservar una material genético es necesario conocerlo. En ese caso, ella consideraba que el conocimiento a través de la genética básica, es decir que tu puedas dibujar en un mapa la diversidad de marcadores, iba a mejorar mucho el trabajo tanto en horticultura como en fruticultura.

En el caso del mapa genético se necesita un cierto tipo de cruzamiento para el mejoramiento de frutas. Nosotros hacemos el trabajo de cruzamiento no solo para el guayabo, sino también para el arazá y la pitanga. De esta forma, el contar con muchos hijos provenientes de estos cruzamientos te permite construir un mapa.

¿Cuáles pueden ser los beneficios de esta herramienta?
La herramienta nos permite avanzar en tener una fruta más grande, con cierto tipo de azúcar, es decir con ciertos tipos de características para que estén óptimas para consumo en un supermercado.

Ahora tenemos que armar la correlación ente los sectores del genoma y lo que nosotros vemos en el campo. Dado que tenemos las plantas vivas y el genoma estudiado deberíamos ver si podemos encontrar a través de los marcadores moleculares y los sectores que estudian, cómo hacer para no tener que esperar cinco años para que la planta de frutos. Como fruticultor, nuestro objetivo es que un día en una góndola de supermercado, se encuentren frutas del bosque del mismo modo a como hoy consumimos otras frutas del monte.

Artículo científico
Para ampliar información acceder al artículo científico publicado en la revista Scientia Horticulturae 169:138-146

Título: “A first genetic map of Acca sellowiana based on ISSR, AFLP and SSR markers ”.

Autores: Marianella Quezada a , Maria Marta Pastina b , Gonzalo Ravest c , Paula Silva a , Beatriz Vignale d , Danilo Cabrera e , Patricio Hinrichsen c , Antonio Augusto Franco Garcia b , Clara Pritsch.

Escrito por el equipo de Comunicación (UnEAM)
Fuente: portal.fagro.edu.uy

La ONDA digital

(Síganos en Twitter y Facebook)
INGRESE AQUÍ POR MÁS CONTENIDOS EN PORTADA

Las notas aquí firmadas reflejan exclusivamente la opinión de los autores.