Un pasado salvaje y un presente domesticado

Considérelo una compensación genética: durante su evolución, el maní moderno perdió su diversidad genética y gran parte de la capacidad para combatir hongos y virus, pero ganó cualidades que hacen que el maní sea tan asequible, sostenible y sabroso que las personas de todo el mundo lo cultivan. y cómelos.

 

Las plantas modernas de maní se crearon hace entre 5.000 y 10.000 años, cuando dos ancestros diploides, plantas con dos juegos de cromosomas, se unieron por casualidad y se convirtieron en tetraploides, plantas con cuatro juegos de cromosomas. Mientras que los cacahuetes domesticados viajaron por todo el mundo y aparecen en la cocina de Asia a África y América, sus parientes silvestres se quedaron cerca de casa en América del Sur.

 

En los últimos años, los investigadores de la Universidad de Georgia, particularmente en el Wild Peanut Lab en Atenas, se han centrado en la genética de esos parientes silvestres y han detallado dónde se encuentran esos rasgos de resiliencia en sus genomas. El objetivo siempre ha sido comprender las variedades silvestres de maní lo suficientemente bien como para hacer uso de los ventajosos genes antiguos, los que tienen los parientes silvestres, pero los cacahuetes modernos perdieron, mientras se mantienen los rasgos modernos que los agricultores necesitan y los consumidores quieren.

 

“La mayoría de las especies silvestres todavía crecen en América del Sur”, dijo Soraya Leal-Bertioli, quien dirige el Wild Peanut Lab con su esposo, David Bertioli. “Están presentes en muchos lugares, pero no te los encuentras en las calles. Hay que tener 'ojo de coleccionista' para detectarlos en la maleza ".

 

Esas plantas silvestres ya no pueden reproducirse con otros cacahuetes en la naturaleza porque solo tienen dos juegos de cromosomas.

 

El profesor David Bertioli y la científica investigadora principal Soraya Leal-Bertioli trabajan junto con plantas de maní en sus invernaderos en el Centro de Tecnologías Genéticas Aplicadas de la Universidad de Georgia.

 

"Los salvajes son parientes lejanos feos con los que el maní no quiere mezclarse", dijo Leal-Bertioli, "pero nosotros hacemos el emparejamiento".

 

Investigadores en Atenas y Tifton han cruzado con éxito algunas de esas especies silvestres para crear líneas tetraploides que se pueden cruzar con cacahuetes. Esas nuevas líneas proporcionarán a los fitomejoradores recursos genéticos que conducirán a una cosecha abundante de nuevas variedades con resistencia a enfermedades y mayor sostenibilidad. Las líneas recién lanzadas no producirán los cacahuetes que se incluirán en su PB&J mañana, pero son los padres de las plantas que los agricultores cultivarán en los próximos años.

 

El Journal of Plant Registrations publicó los detalles sobre la primera de estas líneas de germoplasma este mes. Las líneas fueron creadas por un equipo liderado por Bertiolis, que lleva a cabo la investigación del maní a través del Instituto de Fitomejoramiento, Genética y Genómica de la Facultad de Ciencias Agrícolas y Ambientales. También gestionan proyectos de investigación globales separados para Feed the Future Innovation Lab for Peanut, un proyecto de la Agencia de Estados Unidos para el Desarrollo Internacional para aumentar el suministro mundial de alimentos mediante la mejora del maní.

 

Las nuevas líneas desarrolladas por Bertiolis son resistentes a la mancha foliar temprana y tardía, enfermedades que cuestan a los productores de maní de Georgia $ 20 millones al año y al nematodo agallador, un problema que pocos productos químicos aprobados pueden combatir. Llamados "GA-BatSten1" y "GA-MagSten1", son "alotetraploides inducidos", lo que significa que se producen a través de una hibridación compleja que convierte las especies diploides silvestres en tetraploides.

 

El segundo conjunto de nuevas variedades proviene del trabajo realizado en Tifton y dirigido por Ye “Juliet” Chu, investigadora del laboratorio de Peggy Ozias-Akins dentro del Departamento de Horticultura de CAES. Estas tres variedades están hechas de cinco parientes del maní y muestran resistencia a la mancha foliar. Uno también es resistente al virus del marchitamiento manchado del tomate, una enfermedad que casi acabó con el cultivo de maní en los EE. UU. En la década de 1990.

 

Crear los primeros alotetraploides fértiles es un desafío, pero luego los científicos pueden cruzarlos con maní y, a través de generaciones, seleccionar los rasgos correctos. Los fitomejoradores podrán tomar estas líneas hechas de parientes silvestres del maní y cruzarlas con maní domesticado moderno para obtener lo mejor de ambos: una planta que se parece al maní y produce nueces con el tamaño y el sabor de las variedades modernas, pero que tiene la capacidad de lucha contra enfermedades de las especies silvestres.

 

En Tifton, por ejemplo, el equipo ha cruzado las especies silvestres con maní cultivado para obtener una línea que es 25% silvestre y 75% cultivada. La reproducción aleatoria de los dos juntos creará algunas plantas con semillas pequeñas, clavijas débiles, patrón de crecimiento extenso y bajo rendimiento, pero al usar el mapeo genético, los criadores pueden encontrar las plantas que portan genes que combaten enfermedades y también tienen atractivos rasgos de mercado.

 

"Planeamos realizar un mapeo genético con estos materiales y definir las regiones genómicas silvestres beneficiosas para la reproducción molecular", dijo Chu. "Todavía necesitamos definir las regiones genómicas en los alotetraploides sintéticos que confieren rasgos deseables e integrar específicamente esas regiones en los cacahuetes cultivados".

 

Si bien los criadores de plantas han conocido el valor de la diversidad de las especies de maní silvestres durante décadas, hasta hace poco no podían realizar un seguimiento de esos valiosos genes silvestres. La industria del maní en Georgia y otros estados ha invertido en el trabajo para secuenciar el maní y las dos especies ancestrales, sabiendo que el trabajo para comprender el genoma del maní valdría la pena. Con los marcadores genéticos desarrollados utilizando el genoma, los fitomejoradores no solo pueden decir que una planta tiene un rasgo deseable, sino que saben qué regiones del genoma son responsables de ese rasgo y pueden combinar el perfil de ADN con la selección de campo tradicional para acelerar el complejo proceso de desarrollo de una nueva variedad .

 

“Agiliza todo”, dijo David Bertioli. “Se puede hacer un cruce, que produce 1,000 semillas, pero antes de plantarlas, se puede perfilar su ADN. De esa manera, puede ver que solo 20 de esas plantas son ideales para una mayor reproducción. Hace cuarenta años, tendrías que plantarlos todos, lo que hace que el proceso sea mucho más engorroso ".

 

La selección asistida por marcadores para el mejoramiento de maní se ha implementado en el laboratorio de Ozias-Akins en Tifton durante la última década. La aplicación de marcadores genéticos asociados con la resistencia de los cacahuetes silvestres utilizando esta plataforma de selección acelerará la liberación de variedades de cacahuete en forma piramidal con un rendimiento agronómico superior y una fuerte resistencia a las enfermedades.

 

Con el trabajo en curso, el Journal of Plant Registration documentará la liberación de otro germoplasma de maní con resistencia a enfermedades importantes. La liberación de las líneas, junto con los marcadores moleculares por sus características ventajosas, proporciona a la comunidad de cría de maní recursos genéticos para producir cultivos más resistentes.

 

"En el pasado, sabíamos a dónde íbamos, pero era como si todos dibujaran su propio mapa", dijo David Bertioli. “Ahora, es como si tuviéramos GPS. (Los científicos) pueden decirse unos a otros: 'Aquí están mis coordenadas. ¿Cuáles son los suyos?' Y todos los datos se publican ".

 

Los criadores pueden acceder a las semillas de los cruces de especies silvestres a través del Sistema Nacional de Germoplasma de Plantas del USDA-ARS en Fort Collins, Col., o en la Unidad de Conservación y Recursos Fitogenéticos del Departamento de Agricultura de EE. UU. En Griffin.

 

Para obtener más información sobre la investigación del maní que se realiza en UGA, visite peanuts.caes.uga.edu