Ir al contenido principal

Los chocolates también incentivan la genómica: Se secuencia el genoma del cacao

Todos sabemos que los chocolates se hacen a partir de las semillas del cacao (Theobroma cacao). Esta planta es endémica de las selvas de Sudamérica y fue domesticada hace unos 3,000 años, siendo la variedad “Criollo” con el que se hace los chocolates más finos del mundo.

Sin embargo, por ser “fino” es más sensible a las enfermedades y los parásitos, es por esta razón que muy pocos cultivan esta variedad, ya que los rendimientos de producción son bajos, y los únicos compradores son las chocolaterías más exclusivas; además el cacao fino sólo abarca el 5% del mercado total del cacao. Fue así que nació un cacao híbrido, el cual le permite tener un mayor vigor y resistencia. A esta variedad se le llama el “Trinitario” que, actualmente, es la variedad más cultivada. Aún así, de las más de 3.7 millones de toneladas de cacao producidos al año, se pierde ~30% a causa de los insectos y las enfermedades.

Conocer a fondo el genoma de esta especie, ayudará a mejorar la industria del cacao, se podrá superar los problemas que generan las plagas y enfermedades, aumentando el rendimiento y producción del cacao fino, y al final los consumidores serán los beneficiados al comer chocolates más ricos y menos costosos.

Fue así que el Consorcio Internacional del Secuenciamiento del Genoma del Cacao, liderados por el Dr. Xavier Argout secuenciaron el genoma del cacao más fino, la variedad “Belizean Criollo” (cacao de Belice), este por ser altamente homocigótico, lo cual facilita mucho un trabajo de secuenciamiento, ya que sólo tendrá una copia de cada gen. El primer borrador del genoma del cacao —al 76%— fue publicado hoy en la revista Nature Genetics.

De manera sencilla, el cacao es una planta diploide (2n), su genoma está dividido en 10 cromosomas (n=10) y mide ~430Mb. Usando poderosas técnicas de secuenciamiento se ha logrado una cobertura de 16.7X (o sea, se tienen 16.7 x 430Mb = 7.181Gb de información), con el cual se pudo ensamblar ~327Mb del genoma (~76%). El genoma del cacao presenta una gran cantidad de elementos transponibles (secuencias de ADN con la capacidad de “saltar” de un lugar a otro) que representa el 24% del genoma ensamblado, sin embargo, es relativamente bajo con respecto a otras plantas cultivables como el arroz (35%), la uva (41.4%) y ni hablar del maíz (85%).

Usando herramientas predictivas, el cacao posee aproximadamente 29,000 genes, con una longitud promedio de 3,346pb y 5.03 exones, que es el número de fragmentos de un gen que llega a expresarse. Comparado con el genoma de la planta modelo, Arabidopsis thaliana, posee un gran número de genes putativos, y comparándolo además con los genomas de la uva, soya y el álamo, el cacao posee ~2000 genes únicos (ver Figura). El cacao además posee gran cantidad de genes relacionados con procesos metabólicos y celulares. Esto podría explicar la gran cantidad de metabolitos secundarios que produce esta planta. También se encontraron 83 microARNs (pequeñas secuencias de ARN que regulan la expresión de determinados genes) y 91 sitios de unión de estos microARN.

cacao

En cuanto a genes de resistencia, se encontró representantes del tipo RPK y LRR que actúan protegiendo a la planta de enfermedades producidas por hongos y ascomicetos. También se encontró genes de resistencia NBS que permite hacer frente contra ciertos patógenos y representantes de la familia NPR que está involucrado con las señales de transducción de defensa de la planta.

Las semillas del cacao, una vez recolectadas, pasan por un proceso de fermentación, secado y transformado en pasta de cacao (amasando y descascarando las semillas), en mantequilla de cacao (almacenamiento en lípidos de las células cotiledonares del endospermo) o en polvo de cacao (desengrasando la masa que posee principalmente las paredes celulares y mezclándola con almidón, el endospermo de las semillas, y otros metabolitos derivados del cacao, para dar el aroma y el sabor). Así que las enzimas responsables de producir los metabolitos secundarios deben ser ubicados para mejorar la calidad del chocolate.

El genoma del cacao mostró una gran cantidad de enzimas involucradas con la síntesis de lípidos, flavonoides (que actúan como antioxidantes), proantocianinas  (buenos para el sistema cardiovascular humano, anticancerígeno y neuroprotector) y terpenoides (componente de resinas, aceites esenciales y aromas).

Bueno, este es un claro ejemplo que diversos campos de la industria pueden impulsar las investigaciones en genómica, no sólo las empresas agrícolas o farmacéuticas, también la textil, la alimenticia, la electrónica, etc. Este estudio permitirá mejorar la calidad de los derivados del cacao, aumentar los rendimientos de producción de la variedad más fina y reducir las pérdidas debido a enfermedades y plagas.

Referencia:

ResearchBlogging.orgArgout, X., Salse, J., Aury, J., Guiltinan, M., Droc, G., Gouzy, J., Allegre, M., Chaparro, C., Legavre, T., Maximova, S., Abrouk, M., Murat, F., Fouet, O., Poulain, J., Ruiz, M., Roguet, Y., Rodier-Goud, M., Barbosa-Neto, J., Sabot, F., Kudrna, D., Ammiraju, J., Schuster, S., Carlson, J., Sallet, E., Schiex, T., Dievart, A., Kramer, M., Gelley, L., Shi, Z., Bérard, A., Viot, C., Boccara, M., Risterucci, A., Guignon, V., Sabau, X., Axtell, M., Ma, Z., Zhang, Y., Brown, S., Bourge, M., Golser, W., Song, X., Clement, D., Rivallan, R., Tahi, M., Akaza, J., Pitollat, B., Gramacho, K., D'Hont, A., Brunel, D., Infante, D., Kebe, I., Costet, P., Wing, R., McCombie, W., Guiderdoni, E., Quetier, F., Panaud, O., Wincker, P., Bocs, S., & Lanaud, C. (2010). The genome of Theobroma cacao Nature Genetics DOI: 10.1038/ng.736

Comentarios

Entradas más populares de este blog

¿Qué fue del estudio más grande sobre la seguridad de los transgénicos?

La tarde del 11 de noviembre de 2014, en un hotel londinense, se anuncia el lanzamiento de "Factor GMO", el experimento a largo plazo más extenso y detallado jamás realizado sobre un alimento transgénico y su plaguicida asociado.


Con un costo estimado de 25 millones de dólares, el estudio buscaba aportar —con una solidez sin precedentes— valiosa información para permitir a las autoridades reguladoras, los gobiernos y la población general, responder si es seguro el consumo de Organismos Genéticamente Modificados (OGM) o la exposición a su herbicida asociado en condiciones reales.

El experimento —que se llevaría a cabo en un laboratorio secreto en el territorio ruso para evitar cualquier injerencia externa— consistía en someter a 6.000 ratas de laboratorio a diversas dietas basadas en el maíz transgénico NK603 y su herbicida asociado (RoundUp), cuyo principio activo es el glifosato. Es similar al famoso estudio realizado Guilles-Eric Seralini, pero a mayor escala. Solo para re…

¿Por qué tanto miedo al bromuro de etidio?

El bromuro de etidio (BrEt) es un agente químico muy usado en técnicas de biología molecular para teñir nuestros geles de agarosa y poder apreciar nuestras bandas de ADN; ya sean de los productos de extracción o de PCR. Existen dos formas de teñir los geles: i) remojando el gel de agarosa por 15 minutos en una bandeja con BrEt (0,5 mg/L) después de haber hecho la electroforesis o ii) añadiendo el BrEt directamente al gel al momento de prepararlo. Con la primera evitamos contaminar nuestra cámara de electroforesis con BrEt y con la segunda evitamos exponernos a salpicaduras y otros accidentes que pueden ocurrir al hacer la tinción en bandeja.


Se han dado cuenta que desde que entramos a un laboratorio de biología molecular nos tienen traumados con el BrEt: "¡Cuidado que te salpique!", "¡no lo huelas!", "¡usa tres guantes!", "¡no es por ese lado!", "¡si te cae en la piel te va a dar cáncer y te puedes morir!", entre otras cosas más.

Si b…

TOP 10: Las peores cosas de trabajar en un laboratorio

Encontré este interesante artículo publicado en Science Careers. La verdad es que me ha gustado mucho —me sentí identificado con varios aspectos— tanto que me tomé la libertad de traducirlo y hacerle algunas modificaciones, en base a mi experiencia personal, para ustedes.Tus amigos no-científicos no entienden lo que haces.

Cuando te reúnes con tus amigos del colegio o del barrio y empiezan a hablar acerca de sus trabajos, qué es lo que hacen y cuáles han sido los logros más recientes, ellos fácilmente lo pueden resumir en un “he construido una casa/edificio/puente/carretera”, o “he dejado satisfecho a un cliente” (que feo sonó eso xD), o tu amigo abogado dirá “he sacado de la cárcel a un asaltante confeso y encima he logrado que lo indemnicen”, pero cuando te toca a ti ¿qué dirás? “Bueno he curado… uhm, la verdad no he curado, las ratas viven un poco más pero no las he curado, así que he descubierto… no, esa palabra es muy fuerte. La verdad he probado… este… tampoco, las pruebas están …