Un equipo de investigación ha identificado genes que permiten a los melocotones y sus parientes silvestres tolerar condiciones estresantes, hallazgos que podrían ayudar al melocotón domesticado a adaptarse al cambio climático.
El estudio, codirigido por un miembro de la facultad del Instituto Boyce Thompson con sede en Nueva York Zhangjun Fei, examinó los genomas de las variedades locales y parientes silvestres del melocotón, variedades que se han adaptado durante mucho tiempo a condiciones locales específicas, de siete regiones de China.
Identificaron genes responsables de la tolerancia del melocotón a múltiples factores ambientales, incluidos los niveles de radiación ultravioleta (UV-B), sequía y frío en altitudes elevadas.
“Nuestro estudio proporciona muchos genes candidatos, que muestran cómo el melocotón se ha adaptado a todo tipo de estreses y estímulos ambientales”, dijo Fei, quien también es profesor adjunto en la Escuela de Ciencias Vegetales Integrativas de la Universidad de Cornell.
“Los criadores pueden utilizar esta información para desarrollar melocotoneros domesticados más resistentes que se enfrenten mejor a las temperaturas extremas, la sequía y otras condiciones duras y cambiantes impuestas por el cambio climático”.
La investigación se describe en un artículo publicado el 9 de marzo en la revista Investigación del genoma, con autores de BTI, el Departamento de Agricultura de EE. UU., la Academia China de Ciencias Agrícolas, la Universidad Agrícola de Huazhong y el Instituto de Investigación y Tecnología Agroalimentarias de Barcelona. Lirong Wang, profesor de la Academia China de Ciencias Agrícolas, codirigió el trabajo con Fei.
En las últimas décadas, el cambio climático ha hecho que muchos cultivos alimentarios sean menos productivos, lo que destaca la necesidad urgente de hacerlos más resistentes a los factores de estrés climático. Muchos estudios han identificado los genes que permiten que el arroz, la soja y otros cultivos alimentarios se adapten a sus entornos locales. Pero pocos estudios han analizado los principales cultivos de frutas como el melocotón domesticado (Prunus persica), que tiene un rendimiento global anual de 24,5 millones de toneladas.
Muchos genes de adaptación del melocotón domesticado se han perdido a medida que los humanos cultivaron la planta para centrarse en el sabor, la dulzura y otros rasgos. Sin embargo, los parientes silvestres y las variedades locales del melocotón albergan una gran diversidad genética que podría proporcionar recursos para mejorar la resiliencia de su primo domesticado.
Adaptaciones frías, secas y de una milla de altura
Los investigadores reunieron a 263 parientes silvestres y variedades locales del melocotón: 218 del depósito nacional de germoplasma de melocotón de China y 45 de la meseta tibetana. Luego, el equipo realizó estudios de asociación ambiental de todo el genoma en las muestras e identificó más de 2.700 puntos en el genoma que están vinculados a 51 factores ambientales que afectan los climas locales de esas regiones.
Por ejemplo, los melocotones de una región con temperaturas invernales extremadamente bajas tenían una variación genética en la proteína de fosfotransferencia de histidina AHP5, lo que sugiere que la variante le dio al melocotonero la capacidad de resistir el frío. El equipo confirmó esta idea al mostrar que los niveles de la proteína aumentaron cuando las plantas se sometieron a bajas temperaturas.
Las plantas de una región muy árida albergaron variantes en múltiples genes en la vía de biosíntesis del ácido abscísico (ABA) que regula las respuestas al estrés por sequía, y en 12 genes en vías que regulan el metabolismo del almidón y el azúcar.
La experimentación adicional mostró que en respuesta al estrés por sequía, ABA indujo niveles más altos de una enzima productora de sacarosa, lo que explica por qué la fruta de los árboles de durazno en esta región tiene un contenido de azúcar consistentemente más alto que la fruta de regiones menos áridas.
“Cuando una planta fructífera como el melocotón crece bajo una condición estresante como la sequía, su fruto se vuelve más dulce”, dijo Fei. “En este estudio, hemos encontrado el vínculo genético directo entre la sequía y el contenido de azúcar del durazno”.
En los melocotoneros de la meseta tibetana, el equipo identificó una variante en la calcona sintasa 2 asociada con la tolerancia a la intensa radiación UV-B de esa región de gran altitud. La variante aumentó la producción de antocianina flavonoide de color púrpura en los nuevos brotes de la planta, protegiéndolos del daño de la radiación UV-B.
“En general, la información genética que encontramos podría ayudar a las personas a criar melocotoneros que crecen en muchos entornos diferentes y hostiles, expandiendo el rango geográfico del durazno a nuevas regiones”, dijo Fei. “Los criadores podrían desarrollar cultivares que prosperen en tierras que de otro modo no se utilizarían, reforzando la economía local y llevando más buena comida a los mercados locales”.
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