Recientes estudios de genómica arrojan nueva luz sobre la diversidad del maíz y evolución

03 De junio de 2012, Shenzhen, China: BGI, organización de genómica más grande del mundo, junto con otros 17 institutos internacionales, anunció que completó la segunda generación de maíz HapMap (HapMap2 de maíz) y genómica estudios sobre maíz domesticación y mejora. Los dos estudios separados fueron publicados en línea en el mismo número de Nature Genetics.

Los estudios marcan un hito importante en la investigación de la genómica del maíz (Zeamays), proporcionando una visión sin precedentes en la ‘maravillosa diversidad’ del maíz y revelando nuevas ideas en la historia evolutiva del genoma del maíz. Estos estudios proporcionará información valiosa para botánicos y criadores de todo el mundo y facilitar la ingeniería genética de este cultivo de cereal vital en el mundo.

Además de BGI, las demás organizaciones de colaboración incluyen el departamento de agricultura (USDA), Cold Spring Harbor Laboratory, Universidad de California en Davis, la Universidad de Cornell, el maíz internacional y centro de mejoramiento de trigo (CIMMYT) y otros.

Caracterizar la diversidad impresionante de maíz

Diversidad impresionante de maíz ha estado atrayendo mucha atención en la comunidad académica y el sector agrícola. Sin embargo, caracterizan esta diversidad – en particular en altos niveles – ha sido técnicamente desafiante. En este estudio, investigadores desarrollaron un modelo de puntuación de novela de genética de poblaciones para caracterizar exhaustivamente las variaciones genéticas, incluyendo polimorfismos de nucleótido simple (SNP), pequeñas inserción-eliminaciones y variaciones estructurales (SVs). Mediante el análisis integral, alrededor de 55 millones de SNP identificaron a través de 103 líneas consanguíneas del maíz silvestre y domesticada. También encontraron que Superintendencia fueron dominantes en el genoma del maíz y se asociaron con algunos rasgos agronómicos importantes, tales como los que participan en la resistencia de desarrollo y las enfermedades de hoja.

Los investigadores también investiguen los principales factores que influyen en el tamaño del genoma del maíz. Los resultados mostraron que las variaciones de tamaño del genoma entre maíz y Gama hierba (Tripsacum dactyloides), maíz s hermana género, son impulsados principalmente por la abundancia de elementos trasladables (TE). En contraste con el hecho de que la variación de tamaño del genoma de intra-especies está influenciada por el ADN de la estructura aschromosomal conocidos tiradores. Además de las diferencias, hay enorme unidad de contenido de genes entre parientes de maíz, lo que sugiere que están probables que las adaptaciones, como la tolerancia a las heladas y la sequía, entre todos los parientes del maíz integrables en maíz.

Seguimiento de la evolución y el mejoramiento del maíz

Desde maíz fue domesticado hace unos 10.000 años, su progenitor salvaje pasó por una transformación particular que ha modificado radicalmente las especies silvestres de maíz para satisfacer las necesidades del ser humano. Para rastrear exhaustivamente proceso de evolución del maíz, los investigadores secuenciado 75 wild, landrace y modernas líneas de maíz. A través del análisis de genómica comparativa de población, encontraron la evidencia de la nueva diversidad genética que ha surgido desde la domesticación, quizás debido a la introgresión de parientes silvestres. También identificó un número de genes que obviamente han desempeñado papeles importantes en la transición del salvaje al maíz domesticado.

Más importante aún, los resultados demostraron que la selección aplicada por los antiguos agricultores parece jugar un efecto más fuerte sobre la evolución de maíz que las técnicas de cría adoptado por los criadores modernos. Hibridación en la agricultura es de vital importancia para mantener la diversidad genética y mantiene la calidad y el rendimiento de un cultivo. En este estudio, los investigadores encontraron que muchos de los cambios en los patrones de expresión génica se han concentrado en los genes seleccionados para la heterosis por técnicas de cultivo modernos. Estos hallazgos sugieren que los criadores modernos deben dedicar más esfuerzos para hacer efectiva mejora sobre candidatos por introducir más diversidad en las regiones vinculadas con la selección.

Dr. Xun Xu, Director Adjunto de BGI, dijo, “mejora genética de cultivos es el producto clave de investigación de cría. Los dos estudios proporcionan una nueva forma exhaustiva comprender la diversidad genética del maíz y la historia evolutiva, así como ofrecer una valiosa orientación para botánicos y criadores a mejorar este cultivo vital”.

Dr. Gengyun Zhang, Vice President de BGI, dijo, “el maíz es uno de los cultivos más importantes del mundo. Los dos estudios proporcionará una valiosa base para acelerar el mejoramiento del maíz hacia la reunión creciente demanda del mundo de alimentos, alimentación del ganado y biocombustibles. Esperamos lograr más avances para resolver los problemas de seguridad alimentaria y problemas ambientales en el futuro.”

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