Para algunos, las calabazas evocan adornos tallados de Halloween, pero para muchas personas en todo el mundo, estas calabazas proporcionan nutrición. Los científicos del Instituto Boyce Thompson (BTI) y el Centro Nacional de Investigación en Ingeniería de Hortalizas en Beijing han secuenciado los genomas de dos importantes especies de calabaza, Cucurbita maxima y Cucurbita moschata.

Los genomas terminados aparecen en la edición de octubre de Planta molecular , que destaca el trabajo en su portada.

"Las calabazas se utilizan como alimento básico en muchos países en desarrollo y se cultivan en todo el mundo para sus usos culinarios y ornamentales, "dijo Zhangjun Fei, profesor asociado en BTI, Cornell, profesor adjunto adjunto de fitopatología y autor principal del artículo. Más de dos tercios de las calabazas del mundo, la calabaza y las calabazas se producen solo en Asia.

Los investigadores secuenciaron las dos especies de calabaza diferentes para comprender mejor sus rasgos deseables contrastantes:Cucurbita moschata es conocida por su resistencia a las enfermedades y otras tensiones. como temperaturas extremas, mientras que C. maxima es más conocida por la calidad de sus frutos y su nutrición.

Adicionalmente, el híbrido de estas dos especies, llamado 'Shintosa' tiene una tolerancia al estrés aún mayor que C. moschata, y se utiliza a menudo como patrón para otros cultivos de cucurbitáceas, como la sandía, pepino, y melón. Los cultivadores cortarán la plántula de calabaza de sus raíces, y fusionar los tallos de otras cucurbitáceas en él, dándoles fuerza, raíces resistentes para crecer.

Una vez descifrado, las secuencias del genoma son un recurso importante para futuras investigaciones científicas y mejoramiento de cultivos de Cucurbita. Al analizar los genomas, los investigadores podrán identificar muchos genes asociados con los rasgos deseables de la calabaza, y comprender mejor la genética detrás de los fenotipos extremos del híbrido 'Shintosa'.

"Las secuencias del genoma de calabaza de alta calidad conducirán a una disección más eficiente de la genética subyacente a importantes rasgos agronómicos, acelerando así el proceso de reproducción para la mejora de la calabaza, "dijo Fei.

En el mundo de las cucurbitáceas, esto significa una reproducción más rápida para la resistencia a enfermedades como el marchitamiento por fusarium o el mildiú polvoriento, esa película blanca que muchos jardineros pueden encontrar matando sus hojas de calabaza, o mejorar la producción de carotenoides, los pigmentos anaranjados asociados con la salud ocular, entre otros beneficios.

Si bien el objetivo final de la secuenciación del genoma es poder vincular genes específicos con los rasgos que controlan, Los resultados de la secuenciación de la calabaza también revelaron una historia evolutiva interesante para las especies de Cucurbita.

Las cucurbitas tienen genomas grandes con 20 pares de cromosomas, en comparación con el 11 de la sandía o el 7 del pepino. Esta fue la primera pista de que el genoma de la calabaza se había expandido hace mucho tiempo. Al comparar las secuencias del genoma de Curcurbita con las de otras cucurbitáceas, los investigadores descubrieron que el genoma de la calabaza es en realidad una combinación de dos genomas antiguos, convirtiéndolo en un paleotetraploide.

Aunque la calabaza se considera un diploide hoy, lo que significa que solo tiene dos copias de cada cromosoma, El análisis de la secuencia del genoma reveló que hace entre 3 y 20 millones de años, dos especies ancestrales diferentes combinaron sus genomas para crear un alotetraploide:una nueva especie con cuatro (tetra-) copias de cada cromosoma, de dos (alo-) especies diferentes.

Normalmente, después de que se forma un alotetraploide, el genoma experimentará reducción de tamaño y pérdida de genes, eventualmente transformando la nueva especie de nuevo en un diploide. Algunas veces, uno de los genomas contribuyentes dominará a los demás para retener más genes, un fenómeno observado en el maíz y el algodón.

Curiosamente, para las calabazas este no fue el caso. El antiguo alotetraploide Cucurbita perdió sus genes duplicados al azar de los dos diploides contribuyentes. Es más, el cromosoma ancestral permaneció prácticamente intacto, dejando la calabaza moderna con dos subgenomas que representan las especies antiguas que contribuyeron al paleotetraploide.

"Nos entusiasmó descubrir que los dos subgenomas actuales de la calabaza mantienen en gran medida las estructuras cromosómicas de los dos progenitores a pesar de compartir el mismo núcleo durante al menos tres millones de años". "dijo Shan Wu, primer autor del artículo y postdoctorado de BTI.

La próxima vez que talle una calabaza, tómese un momento para pensar en el curioso camino evolutivo que tomó para llegar aquí, y como los criadores, ahora armado con la secuencia del genoma, podrá mejorar mejor la calabaza para ayudar a alimentar a millones de personas en todo el mundo.