La avena cultivada (Avena sativa L.) es un cultivo antiguo que se postula fue domesticado hace más de 3.000 años, cuando crecía como maleza en los campos de trigo y cebada. La avena tiene una baja huella de carbono, importantes beneficios para la salud y el potencial de sustituir productos alimenticios de origen animal. Sin embargo, la falta de recursos genómicos ha impedido la aplicación de métodos modernos de fitomejoramiento. Un equipo internacional de investigación presenta ahora un genoma de referencia de alta calidad de A. sativa y sus parientes silvestres más cercanos. Este recurso para el género Avena ayudará a aprovechar los conocimientos de otros genomas de cereales, a mejorar nuestra comprensión de la biología básica de la avena y a acelerar la mejora genética asistida por la genómica.
Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research / 18 de mayo, 2022.- La avena es un cultivo mundial. Su producción ocupa actualmente el séptimo lugar entre los cereales. En comparación con otros cereales, su cultivo requiere menos tratamientos con insecticidas, fungicidas o fertilizantes. En los últimos años, la avena ha experimentado un renacimiento, especialmente a través de la leche de avena. «La leche de avena es un producto de muy alta calidad que tiene un buen sabor y sirve como sustituto vegano de la leche», afirma el Dr. Martin Mascher, jefe del grupo de investigación «Domestication Genomics» del Instituto IPK Leibniz en Alemania y uno de los autores del estudio, que ahora se ha publicado en la revista Nature. A diferencia del trigo y la cebada, la avena se utiliza directamente como alimento. «La cebada se utiliza para la elaboración de cerveza, el trigo para la cocción del pan, pero la avena, por ejemplo en forma de harina de avena, sigue estando muy cerca del grano original».
La avena es un miembro de la familia de las gramíneas de importancia económica (Poaceae) que incluye el trigo, el arroz, la cebada, el mijo común, el maíz, el sorgo y la caña de azúcar. Las especies silvestres de Avena se encuentran en el Mediterráneo, Oriente Medio, las Islas Canarias y las regiones del Himalaya. La avena es un hexaploide, lo que significa que su genoma está compuesto por tres subgenomas que fueron donados por tres especies silvestres de Avena en los últimos 10 millones de años.
La larguísima historia evolutiva de la avena también ha visto la sustitución de subgenomas individuales. Por tanto, la avena tiene un genoma muy complejo, que difiere considerablemente del trigo y la cebada. «El genoma de la avena presenta una similitud estructural general con los genomas del trigo y la cebada, pero los frecuentes reordenamientos genómicos de la avena han dado lugar a una arquitectura genómica en forma de mosaico», explica el Dr. Mascher, que también es miembro del Centro Alemán de Investigación Integrativa de la Biodiversidad (iDiv).
«Por primera vez es posible vincular genes individuales con rasgos agronómicos en la avena», afirma el Dr. Martin Mascher. Los investigadores muestran análisis detallados de familias de genes implicados en la salud y la nutrición humanas, que se suman a las pruebas que apoyan la seguridad de la avena en las dietas sin gluten, y realizan un mapeo por secuenciación de un rasgo agronómico relacionado con la eficiencia en el uso del agua. «En resumen, este genoma hexaploide de referencia de la avena, completamente anotado, sienta las bases para los avances en la mejora genética y la biología básica de la avena, así como para el proyecto pangenómico en curso«, explica el Dr. Mascher, coordinador del consorcio internacional PanOat, cuyo objetivo es secuenciar los genomas de 29 variedades de avena.
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Con los reordenamientos cromosómicos de un cultivar típico de avena de primavera ahora delineados, los mejoradores e investigadores tendrán acceso a un recurso de igual calibre que los genomas del trigo y la cebada, lo que puede ayudarles a superar las barreras de mejoramiento asociadas a la escasez de información de la secuencia genómica.
Utilizar el genoma de referencia para cartografiar los genes asociados a rasgos agronómicos y relacionados con la nutrición humana es un enfoque viable para adaptar con precisión las variedades de avena. «Las estrategias modernas de mejora genética, como la edición del genoma y el apilamiento de genes, pueden aplicarse ahora más fácilmente en la avena para desarrollar variedades que satisfagan la creciente demanda mundial de productos derivados de la avena«, explica el Dr. Mascher.
«Después de la cebada, el trigo y el centeno, el Instituto Leibniz del IPK ha vuelto a demostrar su liderazgo en el esclarecimiento de las secuencias genómicas», afirma el Prof. Dr. Nils Stein, jefe del grupo de investigación «Genómica de las Resopas Genéticas» del IPK y también coautor del estudio.