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lunes, 9 de enero de 2017

Las plantas y las ómicas

¿Alguna vez has escuchado sobre la era de las ómicas?

¿Sabes que son o de que se tratan?

Pues aquí daremos un pequeño recorrido por ellas y su aplicación en las plantas.

Como sabemos dentro de nuestras células existe una gran cantidad de información que se organiza en unidades llamadas genes, mismos que a su vez conforman el genoma o mejor conocido como ADN (o DNA por sus siglas en inglés). Para saber que expresa cada gen en 1990 se inició un proyecto conocido como Genoma Humano (http://www.juridicas.unam.mx/publica/librev/rev/derycul/cont/5/ens/ens7.pdf), que finalmente ha logrado, no solo la decodificación de genes en humanos sino en diferentes especies tanto animales como vegetales, dando un giro al conocimiento de las ciencias biológicas.

Portada de la revista nature donde se publicaron los borradores del genoma humano

Este proyecto propició el surgimiento de una serie de ciencias conocidas como “ómicas” (dicho sufijo hace referencia a: “conjunto de”). Dentro de las principales ómicas desarrolladas durante los últimos años se encuentran la genómica, transcriptómica, metabolómica y proteómica.

La cascada de las ómicas (fuente: Ordovás 2009)
Dichas ciencias han logrado con sus descubrimientos generar nuevos productos biotecnológicos, que apoyan al sector comercial, y de manera relevante al campo agrícola, donde mediante la integración de datos que se generan durante la investigación se ha logrado establecer un modelo para la comprensión en la evolución,  desarrollo y  adaptabilidad de las plantas.

Pero ¿En que contribuye cada una de ellas al desarrollo de las plantas?

Veamos brevemente cada una:

Genómica

La genómica estudia la función de los genes, es decir mediante esta ciencia se determina la estructura, así como la manera en que se da el crecimiento, desarrollo, y el control de las funciones en los seres vivos.

El mejoramiento de plantas es una actividad muy antigua que básicamente comenzó con la propia agricultura. Con el surgimiento de la genómica se han logrado analizar los genes de diversos vegetales identificando a los que expresan características interesantes y funcionales para su aislamiento y la generación de mejores productos agrícolas.

Las plantas con mayor numero de estudios de este tipo son las que pertenecen a un género conocido como Arabidopsis (https://es.wikipedia.org/wiki/Arabidopsis), el cual sin ser de especial interés agronómico reúne características para perfilarse como un buen modelo experimental, sirviendo de soporte para generar otros proyectos de genómica en otras plantas de interés comercial, como es el caso del arroz, la vid y la papaya.

Se espera en un futuro lograr conocer más acerca de las características genéticas de otras especies de gran interés agrícola como el maíz, trigo, colza, soja, guisante, girasol, tomate o cítricos, entre otras.

Tomado de http://www.inmegen.gob.mx/divulgacion/glosario-de-terminos/genomica-comparativa/

Transcriptómica

La transcripción es un proceso que se lleva a cabo en el núcleo de las células y que permite determinar que genes deberán ser expresados o reprimidos tomando en cuenta que cada característica expresada cumplirá una determinada función, orientada principalmente a responder adecuadamente a estímulos externos e internos como el responder ante enfermedades.

Así al poder identificar como se lleva a cabo la selección de dichas características se podría entender como es que se activan los mecanismos. Por ejemplo, se entienden mejor las respuestas inmunes en plantas, ya que las técnicas permiten identificar y cuantificar nuevos transcriptos relacionados con defensa vegetal. Un ejemplo que se está trabajando sobre la interacción planta-patógeno es en el maíz (Zea mays) con su patógeno Aspergillus flavus y la yuca (Manihot esculenta) con su patógeno Xanthomonas axonopodis pv. manihotis (Xam).

En esta área el reto es para la fitopatología que requiere de el entendimiento de las complejas interacciones planta-patógeno.

Proteómica

Como sabemos existen una gran cantidad de moléculas orgánicas que se encuentran dentro de las células denominadas proteínas. Estas se encuentran en todos los organismos, siendo las moléculas biológicas más abundantes y con de suma importancia para la función y organización celular vegetal.

La proteómica permite la cuantificación y posterior identificación de dichas moléculas. Puede ayudar al entendimiento, así como al posible control y manipulación de las características de calidad y nutrición de las plantas.

Actualmente se han publicado estudios proteómicos para una amplia variedad de plantas. Proveen una visión sobre las proteínas presentes en un tejido, organelo, o estado de desarrollo.Actualmente se encuentran disponibles los proteomas de algunos cereales de importancia agronómica como cebada, maíz, arroz; así como para el de Arabidopsis thaliana, quien como ya mencionabamos anteriormente es la planta modelo por excelencia.

Portada de la revista Investigación y ciencia. Junio 2002 No. 309

Metabolómica

Como sabemos todos los organismos llevamos una serie de reacciones que nos ayudan a generar energía; esta serie con sus ramificaciones la que denominamos metabolismo. Durante estas reacciones se producen diferentes moléculas conocidas como metabolitos. Las plantas generan un conjunto de metabolitos a los que se denomina secundarios, quienes no presentan un papel dentro de su crecimiento o reproducción, pero sí para defensa u otras interacciones biológicas.

La  metabolómica se encarga del estudio de dichos compuestos, permitiéndonos observar la composición bioquímica de el organismo o de la muestra en el momento en que se recogió.

Los campos de aplicación de la metabolómica son diversos, van desde la agricultura hasta la industria farmacéutica, pasando por aplicaciones medioambientales y de la industria de alimentos.

Dicha disciplina se ha aplicado para el desarrollo de nuevos fármacos, la detección y selección de nuevas sustancias activas de productos naturales y sintéticos, así como en la comprobación de los efectos sobre la salud de medicamentos en poblaciones. Está parte de la ciencia es aún muy reciente y hacen falta muchos estudios.

Por ultimo a través del éxito del proyecto Genoma Humano, se han logrado muchos avances y en estos momentos, la tecnología se basa en los estudios realizados por las ómicas. Aunque la información provista es todavía en muchos casos limitada este puede ser un parte aguas en la historia de nuestros tiempos.


Bibliografía y literatura recomendada

Mier, L., Alonso, J., Gutiérrez, X., Vázquez, M., Hernández, M., Feregrino, A. y Campos, J. 2012. Participacion de las ciencias analíticas modernas (genómica, proteómica, metabolómica) en el estudio de las plantas. CIENCIA@UAQ 5(1): 40–50.
Cánovas Ramos, F. 2009. La genómica de las plantas. Ciencia: Revista de Divulgación Científica de la Universidad de Málaga 1: 36–38.
Soto, J., y López, C. 2012. RNA-seq: herramienta transcriptómica útil para el estudio de interacciones planta-patógeno. Fitosanidad 16(2): 101–113.
García, J. 2012. Metabolómica. Boletín GRASEQA 2:5–35.
Agilent Technologies. 2010. Nuevas perspectivas: Metabolómica en Agilent.
ArgenBio. 2007. Herramientas de la biotecnología. La era de las ómicas.

viernes, 20 de mayo de 2016

Video sobre el origen del maíz

Hoy les invito a ver un video muy bonito y bien hecho sobre la evolución del maíz a partir del teocintle, con explicaciones sobre los métodos científicos que se utilizaron para su investigación. John Doebley y Dolores Piperno son las estrellas, y está doblado en español. No se dejen asustar por el título medio amarillista. Desafortunadamente, no se entrevistaron a los maiceros mexicanos, pero por lo menos aparecen los murales del palacio de gobierno de Tlaxcala.




(vía Luigi Guarino)

viernes, 15 de noviembre de 2013

Maices criollos en la Revista Fitotécnia Mexicana



La Revista Fitotécnia Mexicana acaba de sacar un número especial sobre maíces criollos o nativos. Todos los artículos están accesibles libremente.

El número inicia con algunos artículos de revisón. El primero reune información de las diferentes formas de preparar el maíz, los criterios de calidad para cada uno, y la relación con los diferentes razas de maíz. Los siguientes dos revisiones exploran diferentes aspectos nutracéuticas del grano, en un caso con un enfoque en los antocianinas (o sea, las sustancias que coloran los maíces azules y rojos), y en el otro caso en los compuestos nutracéuticos en general (fibras, fenoles, carotenoides, etc.), incluyendo el efecto de la nixtamalización y de algunas nuevas técnicas de procesamiento sobre ellos. También se revisan varios aspectos de las propiedades físicas de las semillas de diferentes razas (dureza, etc.).

Aquí se ilustra porqué algunos granos de maíz son suaves y otros duros. Tiene que ver con la química (y luego la forma) de los gránulos de almidón. Es del artículo acerca de las propiedades físicas de las semillas de diferentes razas de maíz.


Una de las razones por los que sobreviven las razas criollas es el hecho que se requieren para platillos especiales. Un artículo revisa estos mercados de nicho, enfocando en la cadena productiva y comercial.

Luego siguen algunos artículos que aportan datos nuevos. Uno ve la diversidad genética de maíces tropicales, y las agrupaciones que se desprenden de ésta. El siguiente analiza las propiedades de algunas razas con vistas a la industrialización, como botanas, harinas de varios tipos, etc.

Parece que existen cultivares nativos de maices resistentes al gorgojo de maíz especialmente alrededor del Golfo de México, y al barrenador grande del maíz en el sur de México (por cierto, la raza Nal-Tel apareció en ambos grupos). Finalmente, se comparan tres técnicas para procesar el maíz cacahuacintle para pozole.

martes, 8 de mayo de 2012

miércoles, 28 de marzo de 2012

Un trigo más resistente a suelos salinos, con mejoramiento convencional

Parece que los australianos obtuvieron un trigo duro (Triticum durum; es el trigo para pasta) resistente a suelos salinos y con buenos rendimientos, con mejoramiento convencional. Se trabajó a través de la hibridación con uno de los parientes silvestres cercanos del trigo, Triticum monococcum, el einkorn. El gen interesante es uno que apoya el transporte de Na+ (que es una parte de la sal, NaCl). Aquí está el anuncio original del CSIRO y aquí el artículo original en Nature Biotechnology más otro sobre la fisiología de la bomba de Na+ en Plant Physiology de ya unos 5 años. Todavía no está en venta la semilla; dicen que se van a tardar todavía algunos años hasta la comercialización.
Si esto resulta cierto, entonces sería un excelente ejemplo del valor de los parientes silvestres de las plantas domesticadas. También sería muy interesante para México, a pesar de que se patentó.

Una espiga del einkorn, Triticum monococcum. Parece un poco a la cebada. La foto se tomó en el Jardín Botánico de Berlin, en junio de 2011.

Esta contribución originó con una notita en el Agricultural Biodiversity Weblog. Precisamente hoy publicó un anexo a esta historia, sobre la historia de este cruce, por parte de un mejorador ahora retirado, que demuestra el papel del azar en muchos acontecimientos científicos. Quizas también de interés: este artículo sobre tolerancia a salinidad de trigos silvestres de Georgia (el país en Europa, no el estado de E.U.A.).

lunes, 20 de febrero de 2012

Seminario: Herramientas genéticas para el mejoramiento de trigo

El seminario de Postgrado en Botánica en esta semana será impartida por la Dra. Susanne Dreisigacker, genetista molecular en el CIMMyT. El título es "Herramientos genéticas para el mejoramiento de trigo", y nos vamos a ver este miercoles 22, a las 12 h, en el Aula 100 del edificio de Aulas, Campus Montecillo, Colegio de Postgraduados.

lunes, 30 de enero de 2012

Seminario de Botánica: Hylocereus y el código de barras

Hylocereus, un cactus epífita y colgante,
en un vivero cerca de Cuernavaca
Desde hace décadas, el miercoles a las 12 h está la cita para el seminario del Postgrado en Botánica en el Colegio de Postgraduados. Actualmente, se lleva a cabo en el Aula 100 del Edificio de Aulas. Es público y gratuito. Sirve para aprender de los colegas - tanto internos como de otras instituciones - y para que nuestros estudiantes presenten sus proyectos e investigaciones.

En este cuatrimestre me toca organizar dicha serie de eventos, y los voy a anunciar en este espacio.

El "fruto del dragón" o pitahaya (Hylocereus undatus) en el
mercado de Chiang Mai, Tailandia.
En esta ocasión inicia una alumna de doctorado, María de los Ángeles García Aguilar. Ella hablará sobre algunos de sus resultados de su investigación sobre el género Hylocereus, una cactácea colgante. Es un género importante económicamente, ya que Hylocereus undatus produce frutos apreciados, llamados pitayas o pitahayas (o dragonfruit - fruto del dragón - en inglés). Pero, el grupo presenta problemas taxonómicos por su variabilidad morfológica, como muchas especies domesticadas y semisilvestres. Ángeles analizó los genes que se proponen para el Código de Barras para plantas (matK, rbcL y spbA, más un espaciador intergénico llamado trnL-F), y sí encontró ciertas diferencias, aunque todavía no se resuelven todos los problemas.

miércoles, 28 de septiembre de 2011

Día Nacional del Maíz 2011

Mañana, el 29 de septiembre, es el Día Nacional del Maíz en México. Se prevén toda una serie de eventos. Destaca un foro que se llevará a cabo en el Jardín Etnobotánico de Oaxaca, donde se darán cita varios de los investigadores nacionales más destacados sobre el tema.



Maíces yucatecos, presentados en un concurso de maíz en Yaxcabá, en febrero de 2002


"El foro científico tendrá lugar en el Jardín Etnobotánico de Oaxaca el día 29 de septiembre y tendrá como objetivo difundir los avances de nuestro conocimiento sobre el maíz, tanto en México como en Oaxaca, y el riesgo que representa, tanto para la diversidad como para la salud humana, la utilización de variedades genéticamente modificadas. Las exposiciones artísticas serán inauguradas entre el 30 de septiembre y el 1 de octubre en diversos foros de la ciudad de Oaxaca."

Aquí está el programa, vía la página de la UCCS:

Programa tentativo:
Horario
Ponente
Título
9-14 hrs.
Dr. Alejandro de Ávila Blomberg, JEBOax
Introducción al foro: historia natural, maíz y civilización
Dr. Daniel Piñero Dalmau, UNAM
Diversidad genética de especies útiles en México
Dr. Angel Takeo Kato Yamakake, Colegio de Postgraduados
Origen y diversificación del maíz en México
M.C. Cecilio Mota Cruz, CONABIO
Avances y resultados del proyecto global de maíces nativos: una esfuerzo nacional para el conocimiento y conservación de la diversidad de maíz y sus parientes silvestres en México
Dr. Fernando Castillo González, Colegio de Postgraduados
Razas de maíz y su importancia en el desarrollo de la agricultura en México
Dr. Gabriel Ramos Fernández, IPN y Dra. Elena Álvarez Buylla, UNAM
Presentación del nodo estatal de la UCCS
14-16 hrs.
RECESO
16-19 hrs.
M.C. Flavio Aragón Cuevas, INIFAP y M.C. Humberto Castro García, Universidad Autónoma Chapingo
Diversidad de los maíces nativos de Oaxaca
Dra. Elena Álvarez Buylla, UNAM
Peligros, riesgos e insuficiencias del maíz transgénico en su centro de origen (México)
Dr. Porfirio Ramírez Vallejo, Colegio de Postgraduados
Comentarios de las variedades nativas versus variedades transgénicas
Dra. Taydé Morales Santos, Universidad Autónoma Chapingo
Comentarios a las propuestas de leyes sobre maíces criollos enviadas a la legislatura del Estado de Oaxaca

miércoles, 20 de julio de 2011

¡Y feliz cumpleaños, Gregorio!

Para más información sobre lo que está atrás de este Googledoodle: