Genotipado y fenotipado holísticos de los recursos fitogenéticos en los bancos de genes europeos
Desde principios del siglo XX, cuando muchas variedades tradicionales de cultivo dejaron de ser compatibles con las prácticas agrícolas modernas, los países comenzaron a crear bancos de genes para preservar la diversidad genética de los cultivos y de sus especies progenitoras silvestres. En la actualidad, más de 7,4 millones de muestras de material fitogenético identificadas de manera única (accesiones) se conservan en más de 1 750 bancos de genes en todo el mundo. Estos recursos fitogenéticos(se abrirá en una nueva ventana) —semillas, tejidos vegetativos o ADN— contienen las claves que podrían favorecer la adaptación de los cultivos a un clima en evolución. A pesar de su importancia, el potencial de los recursos fitogenéticos sigue sin aprovecharse del todo, debido a la información limitada sobre sus características genéticas y fenotípicas, así como a la incertidumbre respecto a la posible redundancia entre colecciones originadas tras años de intercambio de material. El proyecto financiado con fondos europeos AGENT(se abrirá en una nueva ventana) abordó estos retos. El equipo de AGENT utilizó el trigo y la cebada, dos cultivos europeos básicos, para demostrar cómo la gestión y caracterización coordinadas de los recursos genéticos en una red europea de bancos de genes pueden aumentar su valor para obtener cultivos resilientes al cambio climático.
Datos genómicos densos y de gran calidad de las accesiones
Un componente central del proyecto AGENT fue la generación de datos genómicos de gran calidad, aunque a escala limitada. «La información genotípica ayuda a identificar con precisión las accesiones, revelando materiales genéticamente idénticos, muy similares o únicos entre las colecciones. Los genotipos únicos evidencian diversidad no redundante de relevancia mundial, conservada “ex situ” en los bancos de genes», explica Nils Stein, coordinador del proyecto AGENT, del Instituto Leibniz de Genética Vegetal e Investigación de Plantas de Cultivo(se abrirá en una nueva ventana). Además, los genotipos compartidos entre bancos de genes tienen una gran importancia para el análisis comparativo de datos fenotípicos en diversas condiciones climáticas. El equipo de AGENT genotipó subconjuntos seleccionados de cerca de quinientas accesiones de trigo o cebada de cada uno de los más de diez bancos de genes participantes. Aunque no permite caracterizar la diversidad de manera exhaustiva, esta genotipificación preliminar a escala demostró el valor conceptual de contar con datos genómicos densos para la gestión de bancos de genes, la investigación y la mejora de cultivos.
Integración de datos FAIR
A lo largo del tiempo se ha recopilado información fenotípica de las colecciones conservadas en los bancos de genes. Para que los datos sean localizables, accesibles, interoperables y reutilizables(se abrirá en una nueva ventana) (FAIR, por sus siglas en inglés), el personal de los bancos de genes del consorcio colaboró en la elaboración de formatos y normas de datos(se abrirá en una nueva ventana) y prácticas de administración de datos(se abrirá en una nueva ventana) para conservar los datos históricos del trigo y la cebada y generar datos nuevos. Gracias a ello, se pudieron llevar a cabo análisis exhaustivos de los conjuntos de datos individuales combinados. «Analizar colecciones individuales en el contexto de un conjunto de datos mucho más amplio resulta especialmente útil para quienes manejan colecciones pequeñas, que podrían no ser representativas de la variación global dentro de una especie», explica Stein.
Información genotípica y fenotípica en una red de bancos de genes con conciencia climática
Se intercambió un conjunto definido de recursos fitogenéticos de trigo y cebada entre los bancos de genes del proyecto AGENT, que también se compartió con empresas de mejora genética y cooperativas agrícolas para efectuar evaluaciones replicadas de campo a lo largo de varios años. La información fenotípica generada, junto con los datos históricos fenotípicos y genotípicos adaptados a los principios FAIR, ayudó a identificar ubicaciones de bancos de genes con condiciones climáticas similares («megaambientes»). La futura disponibilidad de información genotípica densa y de subconjuntos de datos fenotípicos sobre la población global de bancos de genes podría emplearse para predecir fenotipos de accesiones no caracterizadas en condiciones comparables. En último término, el genotipado y fenotipado exhaustivos de las colecciones de los bancos de genes podrían favorecer el acceso a la diversidad fitogenética moldeada por la adaptación al cambio climático en el pasado, beneficiando así tanto a la investigación como a la mejora genética. Además, podría contribuir a esclarecer hasta qué punto los recursos fitogenéticos han seguido adaptándose o evolucionando desde su adquisición. «El proyecto AGENT ha demostrado el potencial de la colaboración interdisciplinaria, así como del genotipado y fenotipado adaptados a los principios de datos FAIR, para promover las iniciativas de mejora genética», concluye Stein. «Aplicar estos conceptos a gran escala, respaldado por un aumento de la financiación, permitirá que una red europea de bancos de genes suministre recursos fitogenéticos seleccionados estratégicamente, impulsando así la mejora de cultivos, la adaptación al cambio climático y la seguridad alimentaria a largo plazo».
