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Hacia un genoma de referencia del frijol

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Phaseolus vulgaris, el nombre científico del frijol común que consumimos los mexicanos, tiene unos 150 000 años de existencia como especie silvestre; se caracteriza por tener semillas pequeñas, que pueden ser del tamaño de las lentejas, en determinado momento de su desarrollo la vaina se abre por lo que las semillas se diseminan en el campo, haciéndola una mala candidata para el cultivo, además de que suelen ser enredaderas muy grandes con hojas pequeñas; sin embargo, algunas de ellas presentan características de interés como ser resistentes a sequía, virus y bacterias que se encuentran en el medio natural y que la variedad domesticada que consumimos se perdió hace más o menos 8 000 años.

El ser humano en ese entonces comenzó a observar vainas que no se abrían y semillas de mayor tamaño, las fue seleccionando para cultivo realizando un mejoramiento artificial del grano. Hoy en día se busca en el Laboratorio Nacional de Genómica para la Biodiversidad (Langebio) conocer el genoma del frijol domesticado y sus variedades silvestres para poder optimizar su rendimiento y que en un futuro cercano llegue a manos de los grandes y pequeños productores de México una variedad de P. vulgaris con las mejores características de las semillas silvestres y domesticadas.

“El sistema de cosecha mexicano es poco productivo, mientras que China y Estados Unidos producen alrededor de dos toneladas (t) de grano por hectárea, en México estamos en alrededor de 0.7 t. Hay un margen muy grande y esto se debe a las condiciones en que se cultiva en el país que es de temporal y a enfermedades a las que está expuesta la planta durante su desarrollo”, sostuvo Alfredo Herrera Estrella, quien en fechas recientes lideró la secuenciación del genoma completo del frijol común en un equipo internacional conformado por investigadores provenientes de España, Brasil, Argentina y México.

“Desde nuestro punto de vista el conocer el genoma nos ayudará a resolver esta problemática a futuro y a largo plazo, ya que los estudios facilitarán la obtención de conocimientos más precisos sobre el origen, domesticación, evolución, adaptación y mejora de la especie, así como de las estrategias para su conservación. Aunado a la secuenciación del P. vulgaris, en meses recientes se secuenciaron otras 12 especies hermanas del frijol, entre ellas P. coccineus y P. lunatus, que se consumen en diferentes regiones de América Latina. El estudio se encuentra sometido a revisión a la espera de que se publique próximamente”, comentó el integrante de la Academia Mexicana de Ciencias.

Si llegasen al mercado los granos mejorados no serían transgénicos porque es complicado introducir ácido desoxirribonucleico (ADN) de manera artificial al genoma del frijol, asimismo, los sistemas de reproducción in vitro de la planta no son eficientes y raramente ocurre la transformación deseable, por lo que tendría que ser un mejoramiento genético mediante cruza de plantas silvestres y domesticadas de manera tradicional. En ese sentido, explicó, el único caso exitoso de frijol transgénico en el mercado se desarrolló en Brasil.

“Los fitomejoradores generan nuevas variedades de frijol a través de cruzas entre diferentes líneas que les arrojan características de interés, para ello se utiliza el polen de una planta y se introduce en la flor de otra, produciendo una semilla híbrida con información genética de ambas. Así es como se va transfiriendo material genético de manera natural. Al saber su genoma se puede acelerar este proceso y buscar marcadores moleculares, que no son más que indicadores cercanos a los lugares que deseamos, que confieren una cierta característica de interés y reduce el tiempo para obtener una nueva variedad”, describió el biólogo molecular.

Entre los estudios de secuenciación de esta legumbre realizados por Herrera Estrella y su equipo, se encuentra que de manera natural diferentes especies de Phaseolus han intercambiado material genético, así como ocurre también entrés en plantas silvestres y domesticadas. Dicho material genético ha contribuido a la existencia de plantas adaptadas a ambientes adversos.

Además de la identificación de genes seleccionados durante su domesticación, y la corroboración de que Phaseolus vulgaris tiene su lugar de origen en México y no el norte de Perú y Ecuador como algunos científicos proponían debido a que en la década de los 80 se encontró una faseolina ancestral (proteína de reserva de la semilla) en esas latitudes y que ya no estaba presente en los acervos mesoamericano y andino.

El genoma del frijol común

El proyecto inició en 2010, durante cuatro años se produjeron datos y en 2015, una vez concluida la investigación, se redactó el artículo que se publicó en febrero de este año en la revista Genome Biology en el cual se identificaron 30 491 genes del frijol mesoamericano.

El proyecto PhasIbeAm fue propuesto y aprobado por delegados de 21 países de Iberoamérica que constituyen el Comité Directivo del Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo (CYTED) y contó con un presupuesto de dos millones 482 mil dólares financiados por los ministerios de ciencia y tecnología de Argentina, Brasil, España y México.

“La secuenciación del genoma del frijol, tanto la variedad andina previamente analizada como ahora la mesoamericana, contribuirán a identificar genes involucrados en la resistencia a enfermedades, tolerancia a salinidad y sequía, fijación del nitrógeno, formación de células reproductivas y calidad de las semillas”, apuntó Roderic Guigó, del Centro de Regulación Genómica de Barcelona en el boletín de prensa difundido por Langebio.

Al respecto, el doctor Alfredo Herrera añadió que cuando iniciaron el proyecto internacional algunos países les cuestionaron sobre qué pasaría si encontraban información relevante, si generarían patentes, y comentó que su respuesta fue rechazar dicha posibilidad por ser el frijol un alimento que forma parte de la dieta de 500 millones de personas en el mundo, y que dado su valor social decidieron que los resultados de su investigación fueran públicos sin patentar genes.

“El gran problema del frijol es que su valor comercial es muy bajo. A los empresarios no les interesa invertir en esa legumbre, pero sí en soya, por ejemplo. Las autoridades en México no invierten lo que deberían, siendo el 2016 Año Internacional de las Legumbres sería importante que voltearan a ver la importancia social que tiene el frijol y que se desarrolle investigación con miras a beneficiar a la sociedad”, agregó.

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