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Desvelado el genoma del arroz

Planta de ArrozAsí titulaba el pasado 5 de abril en portada el diario “El Pais” la noticia de que Syngenta publicaba ese mismo día en la revista científica Science, el borrador de la secuencia del código genético del arroz. “El futuro de la agricultura será pilotado usando el mapa del genoma del arroz” declaraba Steve Briggs, presidente del Torrey Mesa Research Institute (TMRI) el centro de Syngenta que ha realizado este gran avance.


¿Porqué ha reclamado tantos y tan contundentes titulares esta noticia?

La primera clave la da el titular de “El Pais”: el arroz es el alimento esencial de más de 3000 millones de personas en el mundo.
El consumo mundial de arroz es de 511.675.000 Tn (datos de 1998). El 90% se consume en Asia, un 4% en África y Latinoamérica y un 1% en Estados Unidos y Europa. (cuadro1)
De un 100% de las calorías totales ingeridas en la dieta, el 32% son de arroz en Asia, el 9% en Latinoamérica, un 7% en África, un 3% en Estados Unidos y Australia y un 1% en Europa. Encontrando países como Bangladesh, Cambodia, Laos, Myanmar y Vietnam donde el porcentaje de calorías totales ingeridas en la dieta procedentes del arroz superan el 50%, haciendo de Asia la consumidora de arroz por excelencia.
(cuadro2) Es evidente que el conocer el código de este cereal, poder leer el “libro de instrucciones” del arroz, que es lo que representa el código genético descifrado, puede ayudarnos a mejorar, de forma insospechada hasta ahora, la producción y la calidad de este alimento. Conseguir nuevas variedades de arroz que se defiendan mejor de las plagas, que se puedan cultivar en zonas más secas o salinas o que directamente aumenten la producción puede ser la llave que permita alimentar a estos países, fundamentalmente en Asia y África, justamente donde se están dando los mayores aumentos de población.
Sin duda también se trata del reconocimiento a la gran calidad y relevancia de este trabajo científico. El análisis realizado por los científicos de Syngenta es el más extenso y completo, cubre más del 99% del genoma total, que se halla realizado hasta ahora con cualquier cereal, con una precisión de más del 99,8%. En total se han identificado unos 45.000 genes, (más de los que se atribuyen al genoma humano) dentro de los más de 420 millones de pares de bases (las letras del “libro de instrucciones”) secuenciadas.

¿ Cómo se ha hecho?
La secuenciación del genoma del arroz se ha realizado mediante la aplicación de la genómica.

Investigación CientíficaSe denomina genómica a la acción de establecer la secuencia de AND, al análisis funcional de los genes y al tratamiento de la información obtenida mediante bioinformática.
Al secuenciar el ADN se determina el orden de las parejas de bases que lo constituyen. Una vez establecida la secuencia, es preciso diferenciar los segmentos que representan los genes funcionales de los que no lo son.

Por último, se determinan las funciones de los genes identificados, comparando sus secuencias con otras ya almacenadas en la base de datos de los genomas.

Para completar la secuencia del arroz, sus datos se compararon con casi un millón de bases del proyecto internacional de secuenciación del genoma del arroz (IRGSP). Además de la comparación con Arabidopsis, la primera planta con flores secuenciada totalmente,(en cuya secuenciación participaron 2 equipos españoles liderados cada uno por Pere Puigdomenech del CSIC y Manuel Pérez Alonso de la Univ. de Valencia.) que se utiliza como organismo de referencia ya que la mayor parte de los procesos de las especies vegetales, a pesar de la diversidad morfológica, se regulan de forma parecida.
Los genes evaluados fueron los responsables de resistencia a daños, los de asimilación de nutrientes y los de tiempo de floración, así como, los relacionados con actividades metabólicas y funciones específicas, con la finalidad de poder aplicar estos conocimientos en posibles mejoras biotecnológicas en los cultivos.
Finalmente tampoco no es menos importante el que este descubrimiento no es importante sólo para el mundo del arroz. Uno de los hallazgos fundamentales que ha realizado Syngenta analizando la secuencia del arroz es el haber encontrado una gran similitud entre el genoma del arroz y los de los otros principales cereales como el maíz y el trigo.
Al comparar los genomas físicos y genéticos de las gramíneas, se muestra la conservación del orden y la orientación de los genes. Esto no ocurre en cuanto a tamaño del genoma ya que, este varía considerablemente. Se estima que el tamaño del genoma del sorgo, el maiz, la cebada y el trigo es de 1.000, 3.000, 5.000 y 16.000 millones de pares de bases, respectivamente. Los 420 millones de pares de bases del arroz y su similitud con el resto de cereales, hacen de este un blanco perfecto para el análisis y estudio de la secuencia del genoma de las gramíneas.
En niveles de significancia similares, casi todas las proteínas de los cereales tienen genes emparentados con el arroz. A mayor restricción, se identificaron como homólogos del 80 al 90% de los genes de cereal. Por lo tanto, se demuestra que muchos de los genes se conservan a través de los cereales, y que la variación fenotípica se debe a diferencias funcionales entre los genes similares o a un pequeño número de genes diferentes.
Esto quiere decir que estudiando el genoma del arroz estaremos “descubriendo” también los secretos de los otros genomas. Gracias a esta investigación se podrán encontrar muchas nuevas soluciones para los agricultores de todo el mundo.
Una de las primeras aplicaciones de la biotecnologia en al arroz ha sido el desarrollo del Arroz Dorado (Golden Rice). (Reichert y Alcalde, 2001)
El arroz es el alimento básico de un tercio de la población mundial. en el sudeste de Asia, partes de África, Latinoamérica y el Caribe se estima que el déficit de vitamina A en la dieta desarrolla xeroftalmia, ceguera, y que este problema se debe a la dieta propia, escaso consumo de verduras y productos cárnicos y una elevada ingesta de arroz (en algunos lugares más del 50% de las calorías totales ingeridas).
El Arroz Dorado es un arroz modificado genéticamente que contiene beta-caroteno y otros carotenoides precursores de la vitamina A, siendo un complemento eficaz en la lucha contra la deficiencia de esta vitamina.
También comparando las secuencias del arroz con las del genoma humano para ver si algún gen del arroz hubiera podido pasar al del hombre, debido al continuo consumo de arroz por la humanidad desde hace miles de años, no se ha podido encontrar ninguna evidencia de que este fenómeno hubiera pasado; lo que aporta una prueba más a favor de la seguridad de los cultivos modificados genéticamente.
La secuencia del arroz se puede consultar a través de la página web del TMRI www.TMRI.org . Los investigadores pueden acceder, desde Abril ya lo han hecho más de 700, a segmentos de los datos directamente “on-line” o bien solicitar la secuencia completa del genoma en un CD-Rom.
Finalmente Syngenta ha decidido aportar sus datos sobre el genoma del arroz al IRGSP (International Rice Genome Secuence Project) firmando un acuerdo con el Instituto Nacional de Ciencias Agrobiológicas. Gracias a esta contribución se espera acortar los plazos previstos para la obtención del genoma completo del arroz y una significativa reducción de costes del proyecto público internacional.
Para saber más sobre el arroz:
Goff, S.A. et al.(2002). A Draft Sequence of the Rice Genome (Oryza sativa L. Ssp. Japonica), Science, vol.296, 5 April 2002.
Reichert C. y Alcalde E. (2001). Golden Rice: biotecnología para el Tercer Mundo, Phytoma España, Nº 128 Abril 2001.
http://www.riceweb.org
http://www.irri.org
http://www.elpais.es
Bibliografía recomendada:
Sociedad Española de Biotecnología, 2000. Plantas transgénicas (preguntas y respuestas). (Biotecnología en pocas palabras I)
Sociedad Española de Biotecnología, 2000. La biotecnología aplicada a la agricultura. (Colección: Vida Rural). Eumedia, S.A.

Contenidos proporcionados por Syngenta Seeds. Más información en
www.syngentaseeds.es

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