En busca del gen
Por Lorena Berro
Nicole Pretini es egresada de la licenciatura en Genética de la UNNOBA y becaria doctoral del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET) en el Centro de Investigación y Transferencia del Noroeste de Buenos Aires (CITNOBA). Fernanda González es docente de grado y posgrado de la UNNOBA, investigadora independiente del CONICET en el CITNOBA e investigadora en la Estación Experimental Agropecuaria del INTA Pergamino. Ambas coinciden no sólo en el ámbito de trabajo en el que investigan distintos aspectos del cultivo de trigo, sino en la pasión por el conocimiento. Desde 2007 Fernanda González es directora de un proyecto de investigación al que Nicole Pretini se sumó cuando comenzó su tesis de posgrado. En el marco de esa iniciativa que comparten con otros investigadores como Leonardo Vanzetti, Ignacio Terrile, Andreas Börner, Jörg Plieske, Martín Ganal y Marion Röder, lograron hallazgos novedosos internacionalmente.
La publicación en la revista científica Theoretical and Applied Genetics del artículo titulado “Identification and validation of QTL for spike fertile floret and fruiting efficiencies in hexaploid wwheat (Triticum aestivum L.)” dio visibilidad a la tarea que vienen llevando adelante. Nicole Pretini fue la autora del trabajo en el que se describe el modo en que se pudieron identificar y validar segmentos genómicos que determinan la fertilidad de la espiga de trigo, un hallazgo que permite pensar en una selección por rendimiento, asistida por marcadores moleculares.
“Logramos identificar ciertos rasgos cuantitativos, que son segmentos genómicos (o QTL) dentro de los cuales se encuentran los genes asociados a una característica, en este caso la fertilidad de la espiga, que explica mucho las variaciones de potencial de rendimiento de los cultivares de trigo sembrados en Argentina”, describe Pretini.
“Usualmente el mejoramiento del potencial de rendimiento se hace de manera empírica, sembrando muchas parcelas en el campo y después de la cosecha seleccionando los cultivares de acuerdo al rendimiento obtenido. Las regiones que se identificaron y validaron en esta investigación resultan novedosas a nivel internacional por aportar herramientas para asistir molecularmente la selección, en etapas tempranas del mejoramiento”, explica González.
“Para estudiar las bases genéticas de esta característica, identificamos ‘padres’ con distinta fertilidad de espiga, pero similares en el resto de las características que aportan al rendimiento, con el fin de producir poblaciones conocidas como haploides duplicados que surgen del cruzamiento de esos ‘padres’”, abunda la investigadora del INTA Pergamino.
“Esas poblaciones nuevas fueron genotipadas con un chip de 90.000 polimorfismos de base única o Single Nucleotide Polymorphisms, en colaboración con investigadores del Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research y Trait Genetics GmbH, de Alemania”, agrega Pretini.
Con los datos obtenidos confeccionaron el mapa genético y estudiaron el fenotipo de las poblaciones, esto es, midieron las características visibles o cuantificables de las plantas. “Una vez identificadas las regiones, diseñamos marcadores moleculares tipo KASP (Kompetitive Allele Specific PCR, por su sigla en inglés) para identificar mutaciones individuales y desarrollamos nuevas poblaciones que permitieron validar la presencia y efecto de los QTL”, refiere Fernanda González.
Una larga historia
El proyecto se inició en 2007 enfocados en tratar de identificar qué características podían ser promisorias para mejorar el rendimiento potencial de los trigos argentinos adaptados al noroeste de la provincia de Buenos Aires. “Identificamos la fertilidad de espiga como una característica promisoria en nuestro germoplasma y a partir de ahí empezamos con cruzamientos para generar poblaciones que permitieran identificar las bases genéticas de esta característica”, menciona la investigadora del INTA Pergamino.
“La identificación de las bases genéticas y el fenotipado fue importante porque logramos identificar regiones dentro del genoma que estarían gobernando esta característica en nuestro germoplasma. Esto es novedoso no solo a nivel local, sino internacional, porque no hay ninguna base genética reportada para esta característica” , agrega la licenciada en Genética de la UNNOBA.
Ambas destacan que la fertilidad de la espiga es una característica difícil de medir y plantean que con marcadores moleculares se puede seleccionar esa característica en los programas de mejoramiento, sin tener que medirla desde el punto de vista fisiológico, que es algo muy complejo.
Trabajar con otros
Para algunas fases de esta investigación se establecieron alianzas externas, atendiendo a la necesidad de acceder a tecnología que no estaba disponible en Argentina. En este plano, destacan la riqueza de la experiencia y mencionan que en este tipo de trabajos es habitual recurrir a asociaciones en el exterior o calificar a becas que brindan financiamiento y posibilitan “ir más rápido en la búsqueda del resultado que se pretende hallar”.
La validación, otro hito
Un aspecto sustancial del proceso fue la validación, ya que la mayoría de los trabajos terminan en la identificación. “Para ello fue necesario obtener una población independiente, realizar cruzamientos nuevos y confirmar que la base genética estaba asociada a esta característica de fertilidad de la espiga”, resalta Fernanda González.
“En su tesis Nicole Pretini pudo obtener un producto directo para usar, una base genética identificada y validada. Es un conocimiento que ahora está disponible en germoplasma local para que los planes de mejoramiento puedan utilizar este marcador para fijar esta característica en forma temprana”, abunda la directora del proyecto.
Ir por más
El próximo objetivo de este proyecto está definido: Nicole Pretini viajará a California, Estados Unidos para trabajar en el Laboratorio de Dubcovsky (UC, Davis) en la búsqueda del gen encargado de marcar esta característica de fertilidad de la espiga.
Respecto de este proceso, Fernanda González explica: “La fertilidad de la espiga estaba dentro de un marco conceptual para entender cómo se genera el número de granos y el rendimiento en trigo. Se sabía que había variabilidad genética y algunos reportes mostraban que esta característica estaba asociada a la generación del número de granos, pero hasta el momento nadie había logrado identificar una base genética. Eso fue lo que logró el trabajo de Nicole y ahora el objetivo es achicar la región estudiada para llegar al gen”.
“Ahora que ya realizamos la validación de los QTL, vamos por la detección de un gen. Ojalá tengamos la fortuna de hallarlo y si eso ocurre, seguramente habrá otros aspectos que profundizar como estudiar qué pasa en la interacción con otros genes y abrir un abanico de posibilidades, siempre apuntando a entender el mecanismo fino que está detrás de lo que ocurre en la práctica agropecuaria real para aportar herramientas que ayuden a mejorarla y hacerla más sustentable”, acota Nicole Pretini.
Respecto de la posibilidad de identificar el gen, la investigadora graduada de la UNNOBA reconoce que “sin dudas es el sueño de cualquier licenciado en Genética”, pero aclara: “Cuando uno investiga no lo hace pensando en el logro personal, busca contribuir a la generación de un nuevo conocimiento, sabiendo que si lo logra de ningún modo esa es la línea de llegada sino más bien el punto de partida para seguir investigando”.
Un cultivo estratégico
En términos objetivos, este año la zona triguera del país tuvo una siembra récord con 6.5 millones de hectáreas sembradas y las perspectivas de cosecha son alentadoras. Argentina produce alrededor de 19 millones de toneladas de trigo, de las cuales 6 a 7 toneladas se consumen internamente y el resto se exporta. Sin embargo, este cultivo no es ajeno a los inconvenientes que generan distintos fenómenos, entre ellos, el cambio climático, el cual preocupa a productores e investigadores. Respecto de esto, Fernanda González y Nicole Pretini entienden que el desafío pasa por incrementar el potencial de rendimiento y la tolerancia a la sequía, debido a la extensión de los períodos secos que se pronostican en la región central de Argentina.
Sobre esta cuestión, González recuerda que el cambio climático viene operando desde la década del 70 y refiere que por modelos de simulación se sabe que el potencial ambiental viene cayendo. “Los programas de mejoramiento han permitido sostener ganancias en rendimiento a pesar de esta caída, pero hay que trabajar para contrarrestar el impacto futuro y hay algunas líneas promisorias en este sentido”.
Con respecto al posicionamiento de Argentina en materia de investigación, concuerdan en el buen nivel de los investigadores del país. “A pesar de todas las limitaciones que existen, la biotecnología argentina está muy bien ubicada en el concierto internacional y, en materia de ecofisiología y mejoramiento hay recursos muy formados y valiosos. En términos de publicaciones también estamos muy bien”, sostiene González.
En este plano, asegura que lo que hace falta es dar el salto para transformar el conocimiento que surge de la investigación científica en tecnología aplicable y se mostró optimista respecto de algunos avances.
Una misma pasión
Tanto Fernanda González como Nicole Pretini tienen historias de formación y recorridos vocacionales diferentes. Una es ingeniera agrónoma y se ha especializado en cuestiones vinculadas a la ecofisiología de los cultivos; la otra eligió el terreno de la genética y profundizó sus saberes en el aspecto molecular. Sin embargo, el ámbito académico y científico representó para ellas un punto de encuentro que les permitió inaugurar este camino que transitan, motivadas por una misma pasión: investigar. Nicole Pretini cuenta que inició la licenciatura en Genética en la UNNOBA en el año 2006 y aunque siempre se sintió atraída por la genética vegetal, confiesa que fue de la mano de Fernanda González, codirectora de su tesis de grado, que descubrió su pasión por el cultivo de trigo y confirmó el aporte que su profesión podía hacer al mejoramiento de su potencial. “Ella me abrió un panorama sobre trigo que me resultó sumamente interesante y así comencé a investigar”, refiere.
“Si bien mi trabajo está orientado a la parte molecular, descubrí que la fisiología me resulta atractiva. El trabajo en este proyecto me enseñó muchas cosas, entre ellas me ayudó a entender que la interacción entre la fisiología y la parte molecular es de gran importancia para poder comprender el funcionamiento de los cultivos”, sostiene la joven investigadora y asegura que fue su formación de grado la que la orientó hacia la investigación. “Uno ingresa a la carrera sin saber hacia dónde va a ir y es de la mano de los docentes y de los trabajos que va realizando que el camino se va abriendo. El principal objetivo de la carrera de Genética en la UNNOBA es formar investigadores”, afirma.
Las dos saben, por sus experiencias, que es de la mano de esas alianzas que se establecen en el terreno de la investigación que se afianza no solo la vocación, sino el compromiso con la generación del conocimiento. Los reconocimientos que ha tenido este proyecto, declarado de interés por la Cámara de Diputados de la Provincia de Buenos Aires, y los espacios que ha conseguido en los principales medios especializados del país, son una muestra clara de los primeros frutos de un camino que continúa y apunta a dotar a los planes de mejoramiento de bases científicas desde las cuales tomar herramientas para potenciar el desarrollo y la sustentabilidad de la zona triguera del país.
Diseño: Laura Caturla