Trabajando con un equipo internacional de criadores y científicos del genoma, Los biólogos de plantas de la Universidad de Georgia han secuenciado el genoma del espárrago de jardín como modelo para la evolución de los cromosomas sexuales. El trabajo arroja luz sobre preguntas de larga data sobre el origen y la evolución temprana de los cromosomas sexuales, y al mismo tiempo sirve como base para los esfuerzos de mejoramiento de espárragos.

Su investigación, la primera confirmación de los primeros modelos sobre cómo los cromosomas sexuales divergen dentro de la misma especie, fue publicado hoy en Comunicaciones de la naturaleza .

Si bien la mayoría de las plantas con flores son hermafroditas, Las plantas de espárragos de jardín suelen ser masculinas (XY) o femeninas (XX), aunque YY "supermachos" se pueden producir en el invernadero. Los cultivadores prefieren plantas exclusivamente masculinas, ya que viven más y no se auto-siembran. Los criadores producen semillas XY totalmente masculinas cruzando una hembra XX, con un supermacho YY. Hasta ahora, las diferencias entre los cromosomas X e Y de los espárragos no se entendían y los criadores no podían distinguir los machos XY de los supermachos YY sin cruces de prueba que consumían mucho tiempo.

"Una de las cosas que pudimos hacer bastante temprano en nuestra colaboración fue identificar marcadores genéticos que permitieran a los criadores distinguir de manera eficiente los machos XY de los machos YY y luego usar esos machos YY para producir semillas exclusivamente masculinas. "dijo Jim Leebens-Mack, profesor de biología vegetal y autor principal del estudio.

La comprensión de la variación genética en las plantas que permite a los machos XY e YY avanzó mediante la identificación de los genes que determinan el sexo, que allana el camino para un desarrollo y producción más eficientes de valiosas plantas híbridas de espárragos.

"Además de una identificación más rápida de los genotipos sexuales, nuestros colaboradores ahora pueden manipular el cromosoma Y del espárrago para convertir machos en hembras o hermafroditas. En el futuro cercano, los criadores podrán cruzar las líneas que quieran, sin tener que buscar dentro de una línea en particular la hembra que tiene un conjunto de características, y en otra línea para un hombre con rasgos complementarios, "Dijo Leebens-Mack.

Las preguntas sobre la gran diversidad de sistemas sexuales en las plantas se remontan a Charles Darwin, y el genetista danés Mogens Westergaard acuñó un modelo de dos genes para el origen de los cromosomas sexuales a principios del siglo XX. Pero la teoría era imposible de probar mediante análisis de cromosomas sexuales de humanos y mamíferos, donde la divergencia de los cromosomas X e Y ocurrió hace decenas de millones.

Plantas con flores como espárragos, sin embargo, tienen orígenes más recientes de sexos separados y cromosomas sexuales, presentando una oportunidad ideal para probar el modelo de dos genes de Westergaard y al mismo tiempo ayudar a los programas de mejoramiento de cultivos.

Los investigadores encontraron que, como lo predijeron Westergaard y otros, La vinculación de un gen necesario para la función masculina con un gen que atrofia el desarrollo de los órganos femeninos en una pequeña porción del cromosoma Y fue el punto de partida para la evolución de los cromosomas sexuales de los espárragos.

"Durante los últimos cien años, Los biólogos evolutivos han planteado la hipótesis de varias formas en las que un par regular de cromosomas puede evolucionar hacia un par X e Y que determina el sexo, "dijo Alex Harkess, ex estudiante de doctorado en el laboratorio Leebens-Mack y autor principal del estudio. "Nuestro trabajo confirma una de estas hipótesis, que muestra que un par de cromosomas sexuales puede evolucionar mediante mutaciones en solo dos genes, uno que influye en el desarrollo del polen (masculino), y uno que influye en el desarrollo del pistilo (femenino) ".

"Los criadores han soñado con manipular la determinación del sexo en los espárragos de jardín durante décadas, "dijo el coautor Ron van der Hulst de la compañía de cría Limgroup en los Países Bajos." La identificación de genes de determinación del sexo en los espárragos ahora nos permitirá producir plantas con machos, flores femeninas y bisexuales, y acelerar en gran medida el desarrollo de líneas endogámicas para producir semillas híbridas de élite ".

El coautor y criador de espárragos italiano Agostino Falavigna también señaló que el genoma de referencia para los espárragos de jardín le permitirá a él y a otros criadores utilizar de manera más eficiente los parientes silvestres como fuentes de genes que podrían mejorar la resistencia a enfermedades. calidad de lanza, sabor, contenido de aroma y antioxidantes.