Investigadores buscan establecer una base de datos genómica, que se convierta en una plataforma de información pública mundial, con el fin de avanzar en la tecnología de mejoramiento del cultivo de arroz.
Debido al calentamiento global, en un futuro cercano no se podrán seguir cultivando las mismas variedades de arroz. Esta es una de las razones por las cuales es vital que los agricultores puedan preservar y mejorar los cultivos y, de esta manera, contribuir a la seguridad alimentaria del planeta. El proyecto Variantes estructurales de 3.000 genomas de arroz apunta en esta dirección.
“No existe una variedad de arroz ‘mágica’ que se pueda cultivar en todo el mundo. Estas deben adaptarse, porque cada ecosistema es diferente y exige determinadas características para que el cultivo tenga un buen rendimiento”, explica Jorge Duitama, profesor asistente del Departamento de Ingeniería de Sistemas y Computación de la Universidad de los Andes, que en colaboración con el IRRI (International Rice Research Institute), el CIAT (Centro Internacional de Agricultura Tropical), y otras instituciones, desarrollaron el estudio ‘Variantes estructurales de 3.000 genomas de arroz’.
Jorge Duitama, profesor asistente del Departamento de Ingeniería de Sistemas y Computación, lidera el proyecto.
Esta investigación forma parte del Consorcio Internacional de Informática de Arroz (IRIC, por sus siglas en inglés), un proyecto de alcance internacional, cuyo objetivo es hacer un llamado a la comunidad de investigación del cereal para establecer una base de datos genómica, que se convierta en una plataforma de información pública mundial, con el fin de avanzar en la tecnología de mejoramiento del mismo.
‘3.000 genomas de arroz’ estudió 3.024 variedades de la especie Oryza sativa L, escogidas de las 120.000 que conserva el IRRI. La investigación de Duitama abordó estas mismas variedades, pero se concentró en las variantes estructurales (regiones del genoma donde, al compararlas, existen grandes diferencias) y, en particular, las variaciones en número de copias (cantidad de veces que aparece una determinada secuencia en un genoma individual).
“Una variante estructural implica que hay un cambio en 1.000, 2.000 o 10.000 bases del genoma; es decir, que ocupa una región grande de ADN, la cual puede contener genes completos. Por ende, pueden afectar características importantes de cultivo como el rendimiento”, explica el profesor y coordinador de la Maestría en Biología Computacional.
Para el análisis de los datos, Duitama empleó el software NGSEP —desarrollado por su grupo de investigación desde hace más de diez años—, que implementa algoritmos basados en señales, en pruebas estadísticas directas y en modelos de Markov. Como resultado del análisis se hallaron alrededor de 100.000 eventos que fueron registrados en un catálogo físico en el cual se describe, por cada variedad, cuáles son los sitios del genoma donde hay variantes estructurales y cuántas copias hay de cada variante.
Esta información es útil para biólogos, quienes pueden desarrollar experimentos para saber cuál es la consecuencia funcional de que una accesión —una variedad que está registrada en un banco de germoplasma y tiene un protocolo de conservación— tenga determinadas características; o mejoradores, que podrían decidir con cuál trabajar, dependiendo de sus cualidades genéticas, y evaluar su comportamiento en un ecosistema concreto. “Esto sirve para crear variedades mejoradas, más resistentes. El sueño es que esto llegue a los cultivadores”, concluye Duitama.
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