Los vegetales tambi¨¦n tienen su genoma

La maduraci¨®n obedece a la disponibilidad de herramientas que, por primera vez, est¨¢n permitiendo un enfoque global de la fisiolog¨ªa y la bioqu¨ªmica vegetales. Los frutos van a ser el conocimiento de las redes de genes que definen su ciclo vital y las caracter¨ªsticas espec¨ªficas de cada planta. La suma deber¨ªa desembocar en unos pocos a?os en cambios fundamentales en el conocimiento de especies de inter¨¦s agron¨®mico y cient¨ªfico, consideran los expertos.

El cambio tiene mucho que ver con la posibilidad de integrar grandes cantidades de datos y tratarlos masivamente. Datos que provienen fundamentalmente de la gen¨®mica funcional a trav¨¦s de chips de ADN y otras tecnolog¨ªas de an¨¢lisis y que encuentran en la bioinform¨¢tica el procesador adecuado para identificar genes y sus funciones, caracterizar prote¨ªnas y metabolitos, y proponer, en ¨²ltima instancia, mejoras en las llamadas caracter¨ªsticas cuantitativas de los vegetales. Estas caracter¨ªsticas informan del grado de tolerancia o resistencia a factores de estr¨¦s ambiental o debido a la acci¨®n de pat¨®genos.

Un ejemplo de c¨®mo todas estas tecnolog¨ªas est¨¢n marcando el ritmo de avances como se vio en el VII Congreso Internacional de Biolog¨ªa Molecular de Plantas celebrado la pasada semana en Barcelona, con asistencia de m¨¢s de 2.000 investigadores de 60 pa¨ªses. En su edici¨®n anterior, celebrada hace tres a?os en Quebec (Canad¨¢), buena parte de las ponencias se refer¨ªan a la identificaci¨®n y funciones de un gen concreto. Ahora, la mayor¨ªa de las charlas de gen¨®mica han presentado enfoques globales a partir de cientos o miles de genes. Para Luis Herrera-Estrella, del Centro de Investigaci¨®n y Estudios Avanzados de Irapuato (M¨¦xico) y uno de los expertos de mayor proyecci¨®n en transg¨¦nesis vegetal, esto no es m¨¢s que un signo de lo que se avecina. "En 10 o 15 a?os vamos a asistir a una aut¨¦ntica revoluci¨®n en el conocimiento", augura.

No se trata s¨®lo de datos sino de lo que puede obtenerse de ellos. Por ejemplo, c¨®mo responden los genes cuando la planta sufre una situaci¨®n de estr¨¦s debida a una sequ¨ªa prolongada o a una p¨¦rdida de nutrientes en el suelo. "Estamos empezando a aplicar la biolog¨ªa de sistemas", se?ala Pere Puigdom¨¦nech, investigador del Instituto de Biolog¨ªa Molecular de Barcelona (CSIC) y copresidente del congreso. Con ella, agrega, se est¨¢ avanzando en lo que hasta el momento constitu¨ªa el tal¨®n de Aquiles de la biolog¨ªa vegetal: el conocimiento profundo de la fisiolog¨ªa y el desarrollo de las plantas.

Parte de lo que se anuncia como una revoluci¨®n tiene su punto de partida en Arabidopsis thaliana, la planta modelo cuyo genoma completo se public¨® en 2000. El esfuerzo realizado con el primer borrador de la secuencia, de la que ya se han establecido con precisi¨®n m¨¢s del 60% de los genes, est¨¢ permitiendo integrar los perfiles metab¨®licos con los de expresi¨®n g¨¦nica. "Pens¨¢bamos que Arabidopsis no iba a dar mucha informaci¨®n acerca de otras especies", se?ala Puigdom¨¦nech. La realidad, sin embargo, est¨¢ demostrando que los genes fundamentales "son los mismos en todas las plantas" y que los espec¨ªficos para cada especie probablemente se limiten a un escaso 15%.

Adem¨¢s, se cuenta con un buen borrador del genoma del arroz y se trabaja con otras plantas de inter¨¦s como el ma¨ªz, el trigo, el tomate, varias leguminosas o incluso especies forestales como el pino. Pero se va lento: "El ma¨ªz tiene un genoma tan grande como el humano", dice Herrera-Estrella, y cuenta con una gran cantidad de secuencias repetitivas y una variabilidad gen¨¦tica enorme. No obstante, ambos investigadores creen que en cuatro o cinco a?os muchos genomas estar¨¢n secuenciados.

?Qu¨¦ aportar¨¢n? "El conocimiento de las redes de comunicaci¨®n entre genes", dice el investigador mexicano. Estas redes, que son las que definen las cascadas de reacciones bioqu¨ªmicas para cualquier organismo, van a permitir identificar los paquetes de genes que intervienen en procesos fundamentales como el desarrollo, el crecimiento y arquitectura de las ra¨ªces o la floraci¨®n. Y tambi¨¦n los mecanismos b¨¢sicos a partir de los cuales abordar un eventual proceso de mejora, como los genes implicados en el rendimiento, la resistencia a la sequ¨ªa, la tolerancia a salinidad o la calidad de los frutos.

La identificaci¨®n de las caracter¨ªsticas centra el inter¨¦s de las aplicaciones en biolog¨ªa molecular de plantas, que permiten incidir en la mejora de las especies de cultivo. Se trata de explotar la variabilidad natural de las especies utilizando todas las posibilidades de la biolog¨ªa molecular, desde la mejora gen¨¦tica cl¨¢sica hasta el uso de marcadores moleculares pasando por la mutag¨¦nesis, el reemplazo gen¨¦tico y la transg¨¦nesis.