Hace siglos, las antiguas redes de la Ruta de la Seda facilitaron una apertura política y económica entre las naciones de Eurasia. Pero esta red también abrió caminos para el intercambio genético que formaron una de las frutas más populares del mundo: la manzana. A medida que los viajeros viajaban hacia el estey hacia el oeste a lo largo de la Ruta de la Seda, intercambiando sus bienes e ideas, trajeron consigo autostop de semillas de manzana, descartadas de la fruta más selecta que extrajeron de los árboles silvestres. Esta selección temprana eventualmente conduciría a las 7,500 variedades de manzana que existen hoy en día.
Los investigadores del Instituto Boyce Thompson BTI han estado trabajando duro para excavar los misterios de la historia evolutiva de la manzana, y una nueva publicación esta semana en Comunicaciones de la naturaleza revela ideas sorprendentes sobre el intercambio genético que nos trajo la manzana moderna y domesticada de hoy Malus domestica .
En colaboración con científicos de la Universidad de Cornell y la Universidad Agrícola de Shandong en China, los investigadores secuenciaron y compararon los genomas de 117 diversas accesiones de manzanas, incluidas M. domestica y 23 especies silvestres de América del Norte, Europa y Asia oriental y central.
Una historia de dos caminos
El resultado más emocionante de esta comparación genómica es un mapa completo de la historia evolutiva de la manzana. Estudios anteriores han demostrado que la manzana común Malus domestica surgió de la manzana silvestre de Asia central Malus sieversii , con contribuciones de los crabapples a lo largo de la Ruta de la Seda, ya que fue llevado al oeste a Europa.
Con los resultados de este nuevo estudio, los investigadores pudieron ampliar el mapa para obtener una mejor resolución. "Redujimos el origen de la manzana domesticada desde Asia central hasta el área de Kazajstán al oeste de la montaña Tian Shan", explicó Zhangjun Fei,Profesor BTI y autor principal de este estudio.
Además de identificar el origen de la manzana occidental, los autores se entusiasmaron al descubrir que la primera manzana domesticada también había viajado hacia el este, hibridándose con manzanas silvestres locales en el camino, produciendo los antepasados de las manzanas de postre suaves cultivadas en China hoy.
"Señalamos dos rutas evolutivas principales, oeste y este, a lo largo de la Ruta de la Seda, revelando cambios en la calidad de la fruta en cada paso del camino", resumió Fei.
aunque salvaje M. sieversii crece al este de la montaña Tian Shan, en la región de Xinjiang de China, el ecotipo nunca se cultivó y no contribuyó al híbrido domesticado oriental. En cambio, se ha mantenido aislado durante todos estos siglos, manteniendo un conjunto de diversidad aún sin explotarpor selección humana. El primer autor Yang Bai comentó: "es una joya escondida para que los criadores de manzanas exploren más".
El lado agrio pero firme de la historia
A medida que la manzana viajaba hacia el oeste a lo largo de la Ruta de la Seda en manos de los viajeros, los árboles crecieron a partir de semillas caídas y se cruzaron con otras variedades de manzanas silvestres, incluida la increíblemente amarga manzano europeo Malus sylvestris . Henry David Thoreau describió una vez la acidez de los crabapples como "lo suficientemente agria como para poner los dientes de una ardilla en el borde y hacer gritar a Jay".
Los autores encontraron que M. sylvestris ha contribuido tan ampliamente al genoma de la manzana que la manzana moderna en realidad es más similar a la manzana amarga que a su antepasado kazajo M. sieversii .
"Para las especies ancestrales, Malus sieversii , las frutas son generalmente mucho más grandes que otras manzanas silvestres. También son suaves y tienen un sabor muy simple que a la gente no le gusta mucho ", comentó Bai.
La hibridación entre manzanas cultivadas antiguas y M. sylvestris , seguido de una amplia selección humana, nos dio nuevas manzanas que son más grandes y llenas de sabor, y con una firmeza crujiente que les da una vida útil más larga.
Bai explicó además: "Las manzanas domesticadas modernas tienen un contenido de azúcar y ácido orgánico más alto y bien equilibrado. Así es como la manzana comenzó a convertirse en una fruta popular y favorecida".
Un descubrimiento considerable con gran potencial
Un nuevo sabor y textura puede haber puesto la manzana en nuestros pasteles, pero el tamaño también importa mucho. En la mejora de cultivos, uno de los rasgos más deseables seleccionados es una fruta o semilla más grande. En casi todos los casos de domesticación de frutas, el antepasado silvestre tiene una pequeña fruta que se formó en su contraparte cultivada grande y nutritiva a través de siglos de selección. Por ejemplo, el tomate domesticado es al menos 100 veces más grande que sus parientes silvestres.
"Este no es el caso de la manzana. Su domesticación comenzó con una fruta de tamaño mediano a grande", afirmó Bai. "Tiene un gran potencial para aumentar aún más el tamaño de la fruta en los programas de mejoramiento".
Al comparar los diferentes genomas de manzana, los investigadores pudieron encontrar evidencia que respalda dos pasos evolutivos diferentes que contribuyen al aumento del tamaño de la manzana: uno antes y otro después de la domesticación.
El gran tamaño de Malus sieversii en comparación con otras manzanas silvestres le dio una gran ventaja para la domesticación. Ya había evolucionado a un tamaño adecuado incluso antes de ser cultivado, probablemente haciéndolo más atractivo para los productores que no necesitarían gastar mucho esfuerzo seleccionando frutas más grandes.
Tal falta de selección de tamaño también significa que los genes responsables del aumento de tamaño aún conservan una variabilidad que tiene potencial para la selección futura. Pero también puede dificultar la identificación de los genes asociados al tamaño. A pesar de esto, la amplitud extensa deUn nuevo estudio permitió a los investigadores identificar varios marcadores genéticos subyacentes al aumento del tamaño de la fruta, lo cual es una gran noticia para los criadores que quieran aumentar aún más la circunferencia de la manzana.
La manzana genoma cae lejos del árbol
Si bien los consumidores pueden pedir mejores manzanas, los mejoradores se encuentran con dificultades cuando se trata de pulir los rasgos de la manzana. Un problema importante es que la manzana no puede autopolinizarse. Solo puede cruzarse con otras variedades, introduciendo demasiada variabilidad genética concada generación. Si bien el cambio genético es necesario para modificar un rasgo de interés, demasiado cambio lo modificará todo. Combinado con los varios años para pasar de la semilla de manzana a la fruta, esto hace que la reproducción de los rasgos deseados sea un desafío.
"Las regiones genómicas y los genes candidatos bajo selección humana para un determinado rasgo identificado en este estudio serán muy útiles e inspiradores para los criadores que trabajan en el mismo rasgo", afirmó Fei, quien espera que los resultados de este estudio "mejorenvelocidad y precisión de 'selección asistida por marcadores' en manzana "
Ahora con una colección extensa y diversa de genomas de manzana representativos, los análisis exhaustivos y cuidadosos han permitido al grupo de Fei distinguir importantes marcadores genéticos que ayudarán en gran medida a los criadores en su búsqueda de mejores manzanas, ya sea por la resistencia a las enfermedades, la vida útil,sabor, o incluso tamaño.
Cuando se le preguntó qué tan grande cree que una manzana podría reproducirse, Bai respondió con un brillo en los ojos, "Bueno, en mi imaginación salvaje, tal vez algún día pueda ser tan grande como una sandía".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Boyce Thompson . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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