La preservación de la biodiversidad vegetal es tarea de los aproximadamente 1.750 bancos de genes que se distribuyen en todo el mundo. Hasta ahora, almacenan muestras de plantas y, a veces, información fenotípica o genética adicional, de alrededor de 7,4 millones de accesiones de especies de plantas enSe espera que con el acceso facilitado a una secuenciación mejorada, más rápida y más barata y otras tecnologías ómicas, el número de accesiones bien caracterizadas y la cantidad de información detallada que debe almacenarse junto con el material biológico crecerá rápidamente yUn equipo de científicos del Instituto Leibniz de Genética de Plantas e Investigación de Plantas de Cultivos IPK en Gatersleben ahora ha analizado los próximos desafíos y posibilidades del futuro de los bancos de genes al publicar un documento en perspectiva en Genética de la naturaleza .
A principios y mediados del siglo XX, se hizo cada vez más evidente que las variedades locales de cultivos estaban siendo reemplazadas lentamente por variedades de cultivos modernos y estaban en peligro de desaparecer. Para evitar la pérdida de diversidad genética y biodiversidad, se crearon los primeros bancos de genesestablecido, con la misión de preservar estos recursos genéticos vegetales. Hoy en día, los bancos de genes funcionan como biorrepositorios y salvaguardas de la biodiversidad vegetal, pero lo más importante como bibliotecas que convierten la información genética vegetal y el material vegetal en un recurso de libre acceso pero valioso.Los científicos, los fitomejoradores o incluso cualquier persona de todo el mundo pueden solicitar y utilizar los datos almacenados en más de 1.750 bancos de genes de todo el mundo para fines de investigación o fitomejoramiento.
El Banco de Gen del Instituto Leibniz de Genética de Plantas e Investigación de Plantas de Cultivo IPK en Gatersleben actualmente posee una de las colecciones más completas del mundo de plantas de cultivo y sus parientes silvestres, reuniendo un total de 151.002 accesiones de 2.933 especies y 776 génerosLa mayoría de las muestras de germoplasma de plantas se almacenan como semillas secas a -18 ° C, mientras que las accesiones que se propagan vegetativamente se cultivan permanentemente en el campo ex situ o se conservan en nitrógeno líquido a -196 ° C. El portal en línea deEl banco de genes IPK permite a los usuarios ver y examinar las accesiones de plantas almacenadas y sus correspondientes "datos de pasaporte", así como solicitar material vegetal a una escala no comercial. Un nuevo documento de perspectiva escrito por el Dr. Martin Mascher y colegas deEl IPK ahora examina los desafíos actuales y futuros para los bancos de genes, pero también las oportunidades para su mayor avance.
Los científicos identificaron tres desafíos principales para los bancos de genes que necesitarán atención. Dos son causados por las demandas básicas de administrar decenas de miles de lotes de semillas, a saber, el seguimiento de la identidad de las accesiones y la necesidad de evitar duplicaciones innecesarias dentro yentre bancos de genes. El tercer desafío es mantener la integridad genética de las accesiones, debido a los inconvenientes inherentes del uso de la conservación ex situ, como la supervivencia diferencial, la deriva y la erosión genética en el almacenamiento y la regeneración.
Sin embargo, los autores sugieren que un enfoque más fuerte impulsado por la genómica hacia los bancos de genes podría ayudar al asumir estos desafíos. Por ejemplo, tradicionalmente, los "datos de pasaporte" del material del banco de genes describen la taxonomía y la procedencia de las accesiones.Los polimorfismos de un solo nucleótido SNP como características definitorias de una accesión, esta información genotípica podría servir como datos de pasaporte molecular para complementar y corregir los registros de pasaporte tradicionales, así como ayudar con la limpieza y prevención de duplicados y mejorar la calidad e integridad decolecciones.
Al implementar el cambio hacia la bioinformática y el análisis de big data en ciencias de las plantas, los bancos de genes tradicionales, que se centran en la preservación de las colecciones de germoplasma, podrán transformarse en centros de recursos bio-digitales, que combinan el almacenamiento y la valorización de los materiales vegetalescon su caracterización genómica y molecular.
Los escenarios de financiación actuales de los bancos de genes aún no permiten la generación sistemática de datos de pasaportes moleculares para cada muestra de planta presentada en los bancos de genes. Sin embargo, ya se han dado los primeros pasos en la dirección del genotipado de alto rendimiento de colecciones completas.anteriormente fue exhibido por un consorcio internacional de investigación dirigido por el IPK, que caracterizó una colección mundial de más de 22,000 variedades de cebada a nivel molecular a través del genotipado por secuenciación. Algunos de los autores del documento de perspectiva también habían participado en este casoestudio y había contribuido a la creación del portal de información web BRIDGE como resultado. BRIDGE, abreviatura de "Biodiversity informatics para cerrar la brecha entre la información del genoma y la utilización educada de la diversidad genética alojada en bancos de genes", es un almacenamiento de datospara obtener la información de cebada genómica obtenida que se vincula a la información fenotípica recopilada en el Banco Federal de Gene Ex situ para Agricultura Agrícola IPKd Especies de cultivos hortícolas.
Mientras BRIDGE ya está allanando el camino hacia la evolución del Gaterslebener Gene Bank en una "ventanilla única para la utilización facilitada e informada de la biodiversidad de las plantas de cultivo", las colaboraciones internacionales, como la organización DivSeek, están construyendo el marco internacional para habilitar los bancos de genes, fitomejoradores e investigadores de todo el mundo para procesar y movilizar de manera más eficiente la diversidad genética de las plantas, comenzando así a cerrar las brechas entre los bioinformáticos, los genetistas y los conservadores de bancos de genes.El progreso de la investigación en ciencias de las plantas y el fitomejoramiento puede convertirse en una realidad en el futuro cercano.
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Materiales proporcionados por Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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