Identifican genes que pueden ayudar a salvar a la araucaria del riesgo de extinción

La formación embrionaria del piñón, la semilla del pino de Brasil, es objeto de un abordaje molecular inédito, capaz de ayudar en la preservación de la especie

Por Diego Freire

Agência FAPESP – Científicos de la Universidad de São Paulo (USP) identificaron 24.181 genes ligados a la formación del embrión de la araucaria (Araucaria angustifolia) –un árbol nativo de Brasil, también llamado de pino de Brasil– y de su semilla, el piñón.

Este descubrimiento podrá ayudar en el establecimiento de un sistema destinado a la propagación in vitro de la especie, que se encuentra en riesgo crítico de extinción, de acuerdo con la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (IUCN, por sus siglas en inglés), y cuya madera tienen un alto valor de mercado.

Con la identificación de los genes, será posible tener un mayor control sobre el proceso de embriogénesis somática, es decir, la formación de un embrión sin fecundación, a partir de células no reproductivas.

Se trata de una de las más prometedoras técnicas biotecnológicas de producción de embriones vegetales, que permite la criopreservación (la conservación mediante congelamiento) y la clonación en masa. En el caso de la araucaria, se ve dificultada porque las semillas pierden viabilidad y no sobreviven durante largos períodos de almacenamiento.

“Frente a este problema, resulta fundamental que se comprenda ampliamente el funcionamiento de estos genes. Solamente con un profundo conocimiento de los factores bioquímicos, fisiológicos y genéticos que controlan el desarrollo del embrión cigótico (in vivo) será posible el desarrollo embrionario in vitro”, explicó Eny Iochevet Segal Floh, coordinadora del Laboratorio de Biología Celular de Plantas (Biocel) del Instituto de Biociencias (IB) de la USP y responsable de la investigación intitulada “Análisis de la expresión génica durante el desarrollo de embriones somáticos y cigóticos de Araucaria angustifolia (Bertol.) Kuntze”, realizada con el apoyo de la FAPESP.

Los trabajos en el Biocel, desarrollados en colaboración con el Laboratorio de Genética Molecular de Plantas, también del IB-USP, y coordinados por Maria Magdalena Rossi, se centraron en el análisis del transcriptoma, el conjunto de los ARNs mensajeros (ARNm) de la célula, con el objetivo de descubrir cuáles genes participan en el proceso de formación del embrión de la araucaria.

La secuenciación del ARN se realizó en el Laboratorio Multiusuarios Centralizado en Genómica Funcional Aplicada a la Agropecuaria y la Agroenergía, una facility instalada en la Escuela Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (Esalq) de la USP con el apoyo del Programa de Equipos Multiusuarios (EMU) de la FAPESP.

El análisis se valió de la tecnología de secuenciación a gran escala (ARN-sec), que permite explotar la diversidad de ARNm y el perfil de los genes expresados durante el desarrollo embrionario.

“El uso de esta tecnología –que es nueva para la mayoría de los grupos de investigación de biología molecular en Brasil, y todavía poco utilizada en sistemas vegetales– suministró información importante referente a la regulación del desarrollo embrionario del piñón”, destacó Floh.

Los más de 24 mil genes identificados permitirán entender y describir el comportamiento del metabolismo durante la formación del embrión. “Además de la importancia para la biología vegetal, los datos generados permitirán obtener marcadores destinados perfeccionar la técnica de micropropagación, que es la producción de miles de clones a partir de una única célula o un fragmento de tejido vegetal utilizando la embriogénesis somática”, dijo Floh.

Los resultados podrán ayudar también en el establecimiento de estrategias de conservación para la A. angustifolia, incluidos los bancos de germoplasma, el patrimonio genético conservado de las plantas, y programas de mejoramiento genético que utilizan herramientas biotecnológicas.

Amenaza

De acuerdo con estudio de la IUCN, la araucaria ha perdido un 97% de su área original, lo que compromete drásticamente su variabilidad genética y la sitúa en riesgo de extinción. La cobertura de estos árboles correspondía a alrededor del 40% del bosque ombrófilo mixto, uno de los tipos de bosques que componen el bioma del Bosque Atlántico.

“La demanda de desarrollo de programas de manejo sostenible y conservación se ha vuelto cada día más apremiante, con la mira puesta en la recuperación y en la reposición de las especies amenazadas, y para asegurar el mantenimiento de los recursos que las mismas representan”, aboga Floh.

Las gimnospermas –las plantas terrestres que viven en ambientes de clima frio o templado, el grupo del cual forma parte la araucaria– representan más de un 50% de las reservas forestales del planeta. Aparte de suministrar madera, fibra y energía para la industria forestal, constituyen una importante fuente de biocombustibles y atenuadores de los efectos del calentamiento global.

Con todo, su ciclo de vida es considerado extenso. Un árbol puede durar siglos, y tarda alrededor de 15 años hasta llegar a su madurez reproductiva. La formación de la semilla es igualmente lenta: puede tardar hasta cuatro años, lo que, de acuerdo con la investigadora, demanda alternativas biotecnológicas al proceso natural de reproducción.

“Frente a esto, la clonación masiva in vitro vía embriogénesis somática, asociada con la criopreservación y con la selección asistida por marcadores moleculares, ha venido siendo incorporada a los programas de mejoramiento genético y de conservación de germoplasma de gimnospermas amenazadas de extinción”, dijo.

Los resultados iniciales salieron publicados en la revista Plant Cell, Tissue and Organ Culture y apuntan a viabilizar estrategias biotecnológicas de preservación de la especie. Aparte del apoyo de la FAPESP, los estudios también contaron con financiación del Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq) y de Petrobras.