La avena, un cereal conocido por sus propiedades saludables, ha sido objeto de una investigación pionera que ha permitido descifrar su pangenoma. Este avance, liderado por el Instituto Leibniz de Genética de Plantas (IPK) de Alemania y con la participación del Instituto de Agricultura Sostenible del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (IAS-CSIC) de Córdoba, destaca la complejidad genética de una planta con un ADN notablemente extenso.
El pangenoma actúa como un mapa que engloba toda la diversidad genética de la avena. Incluye no solo los genes comunes a todas las variedades, sino también aquellos que son exclusivos de ciertas especies. Como parte de esta investigación, los científicos han desarrollado un atlas de expresión génica que muestra qué genes se activan en diferentes partes de la planta, como hojas, raíces y semillas, así como en diversas fases de crecimiento.
Un desafío genético complejo
El estudio no fue sencillo. La avena es una planta hexaploide, lo que significa que posee seis juegos de cromosomas heredados de tres antepasados diferentes. Para desentrañar su genoma, los investigadores secuenciaron el ADN de 33 líneas de avena, combinando variedades cultivadas y silvestres. También se analizó la expresión de genes en seis tejidos y en etapas de desarrollo de 23 de estas líneas, lo que permitió identificar variaciones estructurales en su ADN.
Francisco Canales, investigador del IAS-CSIC, subrayó que el pangenoma revela la magnitud de la diversidad genética en la avena. “Esto ayuda a entender qué genes son cruciales para el rendimiento y la adaptación”, afirmó. De hecho, el estudio reveló hallazgos sorprendentes, como la pérdida de algunos genes en uno de los subgenomas. A pesar de esta pérdida, la planta sigue siendo productiva gracias a copias génicas que asumen funciones esenciales.
Influencia en la agricultura moderna
Los investigadores también encontraron que ciertas variaciones estructurales afectan a genes relacionados con características clave para la agricultura. Elena Prats, responsable del grupo de investigación del IAS-CSIC, destacó que estos hallazgos demuestran cómo la genómica contemporánea puede impactar en la salud y en la mejora genética en la agricultura.
Un segundo estudio, desarrollado por un consorcio liderado por Agriculture and Agri-Food Canada, analizó 9.000 muestras de avena, tanto silvestres como cultivadas. Su objetivo era entender la organización genética de estas poblaciones y su capacidad de adaptación a distintos entornos. Usando una técnica innovadora llamada ‘genotyping-by-sequencing’, los investigadores identificaron que la especie silvestre Avena sterilis está compuesta por cuatro poblaciones genéticas distintas asociadas a diferentes regiones del Mediterráneo y Oriente Medio.
Variaciones en el genoma de la avena
El estudio también identificó poblaciones genéticas independientes de Avena byzantina y varias dentro de Avena sativa. Francisco Canales indicó que estos hallazgos confirman la diferenciación genética entre los tipos de avena cultivada. Además, se documentaron reordenamientos cromosómicos en regiones del genoma vinculadas a la adaptación, sugiriendo que estas variaciones pueden haber desempeñado un papel crucial en la domesticación de la avena y en la formación de ‘barreras reproductivas’.
