Proyectos
Efectos de la domesticación en secuencias de ADN y patrones de transcripción en fríjol Lima (Phaseolus lunatus L.): una aproximación a través del análisis de genes candidatos y transcriptómica comparativa
Resumen
La domesticación, el proceso evolutivo mediante el cual se originaron las plantas cultivadas hace unos 10.000 años, es sin duda uno de los procesos más importantes que ha acompañado el surgimiento y mantenimiento de la civilización humana (8). En este proceso las plantas pierden la capacidad de sobrevivir en el ambiente silvestre y se adaptan al ambiente de cultivo creado por el hombre a través de cambios genéticos, morfológicos y fisiológicos (12). Los cambios fenotípicos que se observan entre las plantas silvestres y domesticadas se conocen en conjunto como el síndrome de domesticación (11). A pesar del corto tiempo evolutivo, los cambios fenotípicos en el material domesticado han sido dramáticos en especial en la pérdida de los mecanismos naturales de dispersión y dormancia de la semilla, en el gigantismo de las partes de la planta que se consumen, en cambios en el hábito de crecimiento, en cambios en el modo reproductivo, entre otros (1; 14). Los rasgos del síndrome de domesticación se originaron posiblemente como respuesta a dos procesos: (1) al cuello de botella que operó durante la domesticación y que redujo la diversidad del genoma de las variedades domesticadas, y (2) a los procesos de selección ejercidos por el ambiente de cultivo y el hombre sobre genes específicos ya sea estructurales o regulatorios, o sobre redes transcripcionales (13; 15; 21). El fríjol Lima (Phaseolus lunatus L.) es una de las cinco especies domesticadas del género Phaseolus. Estudios recientes de nuestro grupo de investigación sugieren que esta especie fue domesticada al menos dos veces e independientemente (4; 5; 16; 20). Un evento de domesticación habría ocurrido en los Andes del sur de Ecuador-Norte del Perú y habría dado origen a las variedades andinas conocidas como "Big Lima" que se caracterizan por un tamaño grande de la semilla y por su forma aplanada. El segundo evento habría ocurrido en el centro-occidente de México y habría dado origen a las variedades mesoamericanas conocidas como "Sieva" y "Potato" que se caracterizan por un tamaño menor y forma más redondeada de la semilla. En los dos eventos de domesticación se observa convergencia fenotípica en rasgos del síndrome como la pérdida de dehiscencia de la vaina, gigantismo de la vaina y de las semillas, pérdida de dormancia de la semilla, cambios en el hábito de crecimiento, entre otros. En el fríjol común (P. vulgaris L.), una especie que también ha sido domesticada en Mesoamérica y los Andes y que también ha experimentado convergencia fenotípica en varios rasgos del síndrome, un análisis genómico reportó que de los 1.835 genes Mesoamericanos y 748 genes Andinos identificados como candidatos para la domesticación, solo 59 son compartidos entre estas dos poblaciones domesticadas, lo que sugiere que la convergencia fenotípica en esta especie podría deberse principalmente a cambios genéticos en loci diferentes (evolución convergente, que se confirmó para los rasgos hábito de crecimiento, tamaño de semilla y floración) y en pocos casos a cambios genéticos en loci ortólogos (evolución paralela, que se confirmó solo para un gen de la floración) (19). El presente estudio busca identificar y comparar cambios en la secuencia de ADN y en la expresión de genes asociados al proceso de domesticación del fríjol Lima en Mesoamérica y los Andes. Con este fin se usará la técnica RNA-seq para comparar el transcriptoma aislado de tejidos relacionados con el rasgo de pérdida de dehiscencia de la vaina de accesiones silvestres y domesticadas. Igualmente, se comparará entre el fríjol Lima silvestre y domesticado la secuencia de varios genes candidatos para varios rasgos de la domesticación que han sido reportados en otras especies leguminosas. El presente estudio sin duda aportará nuevo conocimiento sobre la evolución del genoma, del transcriptoma y de la convergencia fenotípica que experimentan las especies vegetales durante la domesticación.
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:CONVOCATORIA NACIONAL DE PROYECTOS PARA EL FORTALECIMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN, CREACIÓN E INNOVACIÓN DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA 2016-2018
Modalidad:Modalidad Única
Responsable