Una investigació internacional en què participa l’Institut de Biologia Integrativa de Sistemes (I2SysBio, UV/CSIC), al Parc Científic de la Universitat de València, aconsegueix completar les versions 4 i 5 del genoma de referència de la vinya (vitis vinifera), en què es troben gens relacionats amb la resposta a l’estrès per plagues o per la falta d’aigua. La informació obtinguda permetrà dissenyar la vinya del futur, més resistent al canvi climàtic. Els resultats han estat publicats en les revistes Horticulture Research i G3 Genes|Genomes|Genetics.
Si bé la seqüenciació de la vinya es va completar per primera vegada el 2007, aquesta primera versió i les que el van seguir estaven incompletes, amb moltes regions encara desconegudes. Molts d’aquests fragments del genoma, que ara han estat correctament acoblats, corresponen a regions centremèriques i telomèriques –és a dir, del centre i els extrems dels cromosomes–, que estaven constituïdes per un considerable nombre de repeticions que en feia difícil la lectura, motiu pel qual no es tenien en versions anteriors del genoma.
Comptar amb la millor versió d’un genoma obre les portes a conèixer el 100% dels gens d’una espècie. Ara, i gràcies a aquesta investigació, es podrà estudiar la funció de tots ells i es podrà associar a caràcters d’interès per a la indústria vitivinícola, mitjançant la utilització d’eines de la biologia computacional. En aquest sentit, la millora genètica, mitjançant mètodes tradicionals (breeding), també es veurà afavorida.
Versions 4 i 5 del genoma de la vinya
La versió 4 del genoma va demostrar el pedigrí del cultiu utilitzat anomenat PN40024. Inicialment es creia que corresponia a la varietat Pinot Noir, creuada nou vegades per endogàmia, l’anàlisi genòmica posterior va demostrar que era en realitat la varietat Helfnsteiner (una cruïlla entre Pinot Noir i Schiava Grossa). Aquesta versió també va permetre generar un recurs molt valorat: una anotació de tots els gens del genoma manualment guarida per membres de la comunitat científica. Amb la versió 5 del genoma, es pot dir que la seqüència del genoma de la vinya està completa.
La tecnologia utilitzada es basa en la seqüenciació de fragments llargs (long read sequencing). És una tècnica de seqüenciació d’ADN que permet seqüenciar fragments d’ADN molt més llargs que els mètodes tradicionals de seqüenciació de lectura curta. Mentre que la versió 4 utilitza la tecnologia estàndard de PacBio de seqüències llargues, la versió 5 utilitza la tecnologia HIFi o d’alta fidelitat. Les lectures HiFi es produeixen utilitzant el mode de seqüenciació per consens circular als sistemes de lectura llarga PacBio. Les lectures d’alta fidelitat proporcionen una resolució alta amb una precisió de lectura d’una sola molècula del 99,9 %.
Projecte COST Grapedia
Els dos treballs científics han estat desenvolupats en el marc del projecte COST Grapedia, una base de dades federativa proposada com una plataforma d’accés obert destinada a abordar els desafiaments en l’accés i la utilització de les dades genètiques, òmiques i de fenotipat relacionades amb la vinya. José Tomás Matus, investigador del Programa Ramon y Cajal de la Universitat de València a l’I2SysBio –centre mixt de la Universitat de València i el CSIC– és el coordinador d’aquesta iniciativa finançada per l’Oficina Europea COST (Cooperation in Science and Technology).
El Jardí Botànic de la Universitat de València ha acollit aquesta setmana, des de dilluns fins a hui dimecres, la reunió anual de Grapedia, organitzada pel científic de l’I2SysBio. Investigadors internacionals que han contribuït al projecte i amb valuosa experiència sobre bases de dades i dades FAIR s’han donat cita en un esdeveniment que ha tingut accés lliure i s’ha pogut seguir en línia.
Els autors d’aquestes dues publicacions científiques formen part d'un consorci format per diversos instituts, que inclouen, a més de l’I2SysBio, l’Institut Nacional per a la Recerca Agronòmica de França (INRAE, per les sigles en francès), l’Acadèmia Xinesa de Ciències Agrícoles , i el Centre de Recerca i Tecnologia Agroalimentària d’Aragó, entre d’altres.
Referències:
Amandine Velt, Bianca Frommer, Sophie Blanc, Daniela Holtgräwe, Éric Duchêne, Vincent Dumas, Jérôme Grimplet, Philippe Hugueney, Catherine Kim, Marie Lahaye, José Tomás Matus, David Navarro-Payá, Luis Orduña, Marcela K Tello-Ruiz, Nicola Vitulo, Doreen Ware, Camille Rustenholz. An improved reference of the grapevine genome reasserts the origin of the PN40024 highly-homozygous genotype, G3 Genes|Genomes|Genetics, 2023. https://doi.org/10.1093/g3journal/jkad067
Xiaoya Shi, Shuo Cao, Xu Wang, Siyang Huang, Yue Wang, Zhongjie Liu, Wenwen Liu, Xiangpeng Leng, Yanling Peng, Nan Wang, Yiwen Wang, Zhiyao Ma, Xiaodong Xu, Fan Zhang, Hui Xue, Haixia Zhong, Yi Wang, Kekun Zhang, Amandine Velt, Komlan Avia, Daniela Holtgräwe, Jérôme Grimplet, José Tomás Matus, Doreen Ware, Xinyu Wu, Haibo Wang, Chonghuai Liu, Yuling Fang, Camille Rustenholz, Zongming Cheng, Hua Xiao, Yongfeng Zhou. The complete reference genome for grapevine (Vitis vinifera L.) genetics and breeding, Horticulture Research, 2023. https://doi.org/10.1093/hr/uhad061
Llista d'enllaços:
