Guisantes: Un análisis profundo de su genética

Los guisantes son un tipo de planta que se ha cultivado durante miles de años. Originalmente vinieron de una región conocida como el Creciente Fértil, que está ubicada en partes del Medio Oriente. Hoy en día, los guisantes se cultivan principalmente como cultivo de campo. Alrededor de tres cuartas partes de los guisantes se utilizan por sus Semillas secas, mientras que el resto se cultiva para consumo fresco como vegetales. En los últimos años, el mercado de guisantes ha crecido significativamente, con exportaciones que alcanzaron alrededor de tres mil millones de USD en 2022. Los guisantes también se utilizan a veces como alimento para animales y son populares en los jardines de casa.

#Diversidad de los Guisantes

Los guisantes vienen en muchos tipos diferentes, tanto en su composición genética como en sus características físicas. Las diferencias genéticas entre varias plantas de guisante son bastante significativas, mucho más de lo que vemos en los humanos. Hay dos grupos principales de guisantes: los cultivados, que son principalmente Pisum sativum, y los tipos salvajes conocidos como P. fulvum. Estos guisantes salvajes son bastante diferentes de los cultivados, mostrando rasgos genéticos únicos que pueden afectar su capacidad de reproducirse. Además, otro tipo, P. abyssinicum, tiene sus propias diferencias genéticas, que también pueden impactar la reproducción.

Estas variaciones han sido reconocidas desde hace mucho tiempo, al menos desde el siglo XVI. Un botánico llamado Gerard ilustró varias formas de guisantes, describiendo sus características únicas, como las semillas arrugadas. Las características de los guisantes, incluyendo sus grandes flores y el hecho de que a menudo se reproduzcan entre sí (endogamia), los convirtieron en sujetos ideales para un científico llamado Gregor Mendel. Mendel es conocido por estudiar cómo se transmiten los rasgos de una generación a la siguiente, y usó guisantes para realizar sus experimentos.

#El Trabajo de Mendel en los Guisantes

Los experimentos de Mendel han sido considerados como algunos de los mejores jamás realizados en el campo de la genética. Examinó varios rasgos en guisantes, como la forma de la semilla, el color de las vainas y la altura de las plantas. Su trabajo sentó las bases para el estudio de la genética, aunque muchos detalles sobre los genes subyacentes que controlan estos rasgos seguían siendo poco claros incluso después de más de cien años.

En estudios recientes, los científicos han estado utilizando técnicas avanzadas para analizar las variaciones genéticas en los guisantes. Reunieron información sobre 697 líneas de guisantes y secuenciaron sus genomas para crear un Mapa Genético que detalla la relación entre diferentes plantas de guisante. Pudieron identificar alrededor de 154.8 millones de variaciones de alta calidad dentro de estas plantas, concentrándose principalmente en polimorfismos de un solo nucleótido (SNPs). Esta investigación no solo arroja luz sobre las relaciones entre diferentes tipos de guisantes, sino que también ayuda a definir la estructura genética en la que se clasifican.

#Variación Genética y Rasgos

Después de recopilar los datos genéticos, los investigadores se centraron en rasgos específicos que Mendel había observado. Miraron rasgos como semillas redondas vs. arrugadas, el color de las vainas y la altura de las plantas.

#Semillas Redondas vs. Arrugadas

Al examinar la diferencia entre semillas redondas y arrugadas, los investigadores encontraron una fuerte señal genética asociada con una ubicación específica en el genoma. Esta ubicación corresponde a un gen responsable de la ramificación del almidón, que afecta la textura de las semillas de guisante. Resulta que una mutación específica en este gen conduce a la apariencia arrugada de algunos guisantes. Este hallazgo ayuda a explicar por qué ciertas cepas de guisantes se crían para diferentes propósitos: las semillas redondas son a menudo preferidas para almacenamiento a largo plazo, mientras que las semillas arrugadas generalmente se cosechan antes.

#Cotiledones Verdes vs. Amarillos

Los guisantes también muestran variaciones en el color de sus cotiledones, con algunos siendo verdes y otros amarillos. Los investigadores identificaron un gen que controla si los cotiledones se vuelven amarillos. Descubrieron que algunas líneas de guisantes llevan mutaciones en este gen, que afectan significativamente el color de los cotiledones. Este conocimiento es esencial para los mejoradores de plantas que buscan desarrollar nuevas variedades con rasgos específicos.

#Color de la Vaina

El color de la vaina es otro rasgo importante. Mientras que la mayoría de la investigación sobre el color de la vaina se ha centrado en las vainas amarillas, los investigadores han establecido que el gen responsable de este color también afecta otras partes de la planta, incluyendo hojas y flores. Encontraron una eliminación específica en el ADN que parece correlacionarse con el color amarillo de la vaina, proporcionando información sobre la base genética de esta característica.

#Forma de la Vaina

La forma de las vainas de guisante está definida por dos genes, y los investigadores encontraron regiones genéticas significativas asociadas con la forma de las vainas. Estos hallazgos destacan los intrincados factores genéticos que influyen en la apariencia física de los guisantes, particularmente en términos de la estructura de la vaina.

#Altura de la Planta

Otro rasgo que estudió Mendel fue la altura de la planta. Los investigadores identificaron una señal genética importante que corresponde a un gen que regula la altura de la planta, que está involucrado en el sistema hormonal de la planta. Notaron que variantes específicas en este gen están vinculadas a plantas más cortas, lo cual es importante para las prácticas de cría destinadas a producir plantas con alturas deseables.

#Posición de la Flor

La posición de la flor en el tallo también es un rasgo que analizó Mendel. Los investigadores encontraron señales genéticas significativas asociadas con este rasgo y continuaron explorando la complejidad genética detrás de él. Descubrieron un locus adicional que parece modificar el fenotipo de la posición de la flor, sugiriendo que la genética puede ser más complicada de lo que se creía anteriormente.

#Ampliación del Análisis de Rasgos

Mendel se centró originalmente en rasgos claros, pero muchas características de las plantas existen en un espectro. En el estudio actual, los científicos examinaron 74 rasgos adicionales relacionados con los guisantes, incluidos aquellos que afectan semillas, vainas y flores. Usaron un enfoque integral para identificar numerosos marcadores genéticos asociados con estos rasgos.

Entre los nuevos hallazgos se encontraban rasgos ya identificados como el color de las hojas y el ancho de la vaina. Los investigadores han localizado nuevos loci genéticos que influyen en estos importantes rasgos agrícolas, y los resultados proporcionan información valiosa para futuros programas de cría.

#Complejidad Genética en los Guisantes

La investigación de Mendel reveló que algunos rasgos pueden ser afectados por múltiples genes, conocidos como Rasgos poligénicos. Los investigadores encontraron que los rasgos que estudió Mendel no dependen únicamente de variantes genéticas raras; más bien, corresponden a variaciones genéticas más significativas. Por ejemplo, en rasgos como la altura de la planta y la forma de la vaina, se encontró que las variaciones genéticas eran bastante sustanciales y no solo debidas a diferencias menores.

Junto con los rasgos recién caracterizados, el estudio también descubrió hallazgos inesperados. Por ejemplo, descubrieron que varios rasgos que influyen en la pigmentación y el tamaño están moldeados por múltiples loci que trabajan juntos, mostrando que la genética de las plantas puede ser bastante intrincada.

#Direcciones Futuras

Los hallazgos significativos de este trabajo abren puertas a una variedad de estudios futuros. Una área de enfoque será usar nuevas tecnologías, como la secuenciación de ADN de lectura larga, para profundizar en las variaciones complejas encontradas en la genética de los guisantes. También hay necesidad de investigar cómo interactúan genes específicos entre sí, particularmente en casos de redundancia genética: cuando múltiples genes cumplen funciones similares. Estas interacciones pueden ayudar a explicar las variaciones en rasgos que anteriormente eran difíciles de entender.

#Conclusión

El estudio de los guisantes es más que simplemente entender una única especie de planta. La diversidad genética y los rasgos asociados con los guisantes ofrecen un área rica para la investigación que puede llevar a avances en las prácticas de cría de plantas. Los mapas genéticos detallados y los marcadores establecidos en este estudio sirven como un recurso valioso para trabajos futuros, destinados a desentrañar aún más las complejidades de la genética de los guisantes y mejorar las prácticas agrícolas para una mejor producción de cultivos. Esta investigación no solo honra el trabajo pionero de Mendel, sino que también prepara el escenario para el futuro de la genética y cría de plantas.