Nuevo impulso a los estudios de genética vegetal del Campus de Huesca de Unizar

Los estudios de genética y genómica vegetal, que vienen desarrollándose desde hace décadas en el Campus de Huesca de Unizar, han recibido un nuevo impulso. La adjudicación, por un lado, de nueva financiación del Ministerio de Ciencia e Innovación del Gobierno de España y la renovación, por otro, del contrato con el Joint Genome Institute de Berkeley (Estados Unidos), que supone otra fuente de financiación indirecta para la realización de sus investigaciones -a través de la realización de labores de secuenciación genética-, refuerzan el trabajo para los próximos años del grupo científico Bioflora. Con los recursos obtenidos, este equipo de investigadores que lidera la catedrática de Botánica Pilar Catalán, realizará nuevos trabajos sobre diversos géneros y especies de gramíneas -familia vegetal que incluye muchas de las plantas utilizados por el ser humano, directa o indirectamente para su alimentación-.

El Ministerio de Ciencia e Innovación aporta 281.250 euros para el proyecto ‘Coevolución y especiación adaptativa de gramínea-endófito (Festuca, Brachypodium, Epichloë) en un marco pangenómico’, en el que, hasta 2027, se estudiará el impacto de la transferencia lateral de genes (LGT) entre gramíneas, en la generación de novedades evolutivas y de modificaciones adaptativas en linajes de las pooideas (la mayor subfamilia de gramíneas templadas y principal fuente de cereales, forrajes y pastos). También se abordarán las simbiósis entre algunas de esas plantas y determinados hongos endófitos (Los que viven dentro de la planta), y las ventajas que esos procesos han podido ofrecer a los vegetales.

Por otros lado la Universidad de Zaragoza y el Joint Genome Institute, centro de investigación estatal norteamericano, han suscrito recientemente la renovación del contrato que permitirá desarrollar unanueva fase del proyecto 'Caracterización genómica integradora del modelo poliploide de Brachypodium para desentrañar las bases del éxito de la poliploidía en plantas con flores'. Durante la vigencia de este acuerdo, que tiene una duración de 3 años, de 2025 a 2028, prorrogable hasta 2030, se continuarán completando las anotaciones de los genomas en el género de gramíneas Brachypodium y se trabajará en la transferencia del conocimiento y los resultados obtenidos a la mejora genética y genómica de cereales y gramíneas forrajeras o bioenergéticas para las que Brachypodium constituye un sistema modelo.

Logros y objetivos

En este último proyecto los investigadores oscenses ha abordado hasta el momento la secuenciación del genoma completo de más de 300 genotipos de las tres especies anuales del género modelo de gramíneas Brachypodium: las especies progenitoras B. distachyon y B. stacei, y B. hybridum derivada de ellas. El muestreo ha incluido genotipos silvestres de las tres especies distribuidos en toda su área nativa Mediterránea y otros sintéticos. Con los datos generados se han ensamblado sus genomas y se han desarrollado estudios filogenómicos y genómico-poblacionales de cada especie, detectándose tres orígenes independientes de B. hybridum en distintos tiempos evolutivos, distintas zonas geográficas, y a partir de distintos progenitores. También se han analizado las distintas respuestas adaptativas de cada una de ellas a estreses causados por sequías o déficit de nutrientes. En esta nueva fase de este estudio se pretende dar continuidad a esta labor buscando identificar genes responsables de estas adaptaciones para seleccioonar después determinados genotipos como sistema modelo para determinados fines agroforestales.

Por otro lado, en relación a estas dinámicas adaptativas, “apenas se ha analizado la transferencia lateral de genes (LGT) planta-planta en las Pooideae, la mayor subfamilia de gramíneas templadas y principal fuente de cereales, forrajes y pastos”, explica Pilar Catalán. “Nuestra investigación”, añade, “se enfoca al estudio del impacto evolutivo LGT gramínea-gramínea en la adquisición de nuevos genes causantes de novedad evolutiva y de especiación adaptativa en linajes clave de las pooideas”.

En esa línea estudiarán representantes de Brachypodium, sistema modelo de monocotiledóneas para el que Bioflora, recuerda la catedrática oscense, “ha producido genomas de referencias de seis de sus 20 especies y pangenomas de cuatro especies, generando nuevos genomas anotados y transcriptomas de seis especies más”.

También se analizarán, mediante genómica comparada y filogenómica, representantes de los géneros Festuca y Lolium, “de los que nuestro equipo”, añade Catalán, “ha liderado sus estudios evolutivos, proporcionando 10 genomas de referencia”. Y se investigarán genomas y transcriptomas de representantes de otros linajes de poideas, como las Triticeae - y Poinae-Aveninae, que incluyen especies silvestres que dieron origen a los cereales templados domesticados (trigos,cebada o avena entre ellos) y a determinados pastos, forrajes y céspedes.

Igualmente abordarán las simbiosis de gramíneas -Festuca, Lolium o Brachypodium- y de especies de hongos del género Epichloë; y analizarán las ventajas adaptativas que esas plantas han podido adquirir en ese proceso, en aspectos como la captación de nutrientes, la tolerancia a determinados estreses como la sequía o en sus defensas frente a los herbívoros. “Pese a la importancia de estas imbricaciones, los patrones de diversificación y de distribución de ambos organismos apenas se ha considerado conjuntamente”, recuerda la investigadora oscense, que pretende identificar en este trabajo nuevas simbiosis y especies fúngicas, y generar nuevos genomas de referencia y transcriptomas de los citados hongos.

Un grupo botánico de gran importancia ecónomica y ecológica

Las gramíneas, a las que dedica buena parte de sus trabajos el grupo de investigación Bioflora, son la cuarta familia de plantas más abundante del planeta, y probablemente el primero en importancia ecológica y económica a nivel global. Este grupo botánico, cuyos ancestros se remontan al periodo Cretácico (hace 110 millones de años), se diversificó en el Oligoceno, adaptándose a ambientes muy variados, dando origen a las 11.783 especies actuales. Son una fuente importantísima de diversidad, nutrientes y agua, y acumulan más de un tercio de las reservas globales de carbono de los ecosistemas terrestres. Su domesticación ha dado origen a los cereales, la principal fuente de alimento humano en distintas culturas, y a los forrajes y pastos, consumidos por el ganado y componentes esenciales de céspedes, jardines y campos de deporte. Ciertas especies de gramíneas se emplean en la construcción (como es el caso de los bambúes), en la producción de bioetanol o en la medicina.