Un equip d'investigadors de l'Institut Cavanilles de Biodiversitat i Biologia Evolutiva de la Universitat de València, dirigits per la catedràtica de Botànica Eva Barreno, en col·laboració amb els professors Eva del Campo i Leonardo Casano de la Universitat d'Alcalá, acaba de publicar en la revista ‘Plos One’ els resultats de la seqüenciació -mitjançant tècniques NGS- del genoma dels cloroplasts de la planta de l'arboç que constitueix una novetat mundial pel que fa a plantes mediterrànies de vida silvestre.
L'arboç (Arbutus unedo L.) és un arbust o xicotet arbret, de fulles perennes i lauroides amb distribució circunmediterrània que viu en hàbitats mediterranis sotmesos a certs episodis de boirines. El gènere Arbutus (Ericáceas, Ericales, Astéridas, Dicotiledóneas, Angiospermes) comprén unes 11 espècies, de les quals tres són endèmiques de la Mediterrània, una de les Illes Canàries i la resta estan a Califòrnia (Estats Units). Aquesta àrea de distribució disjunta fa que siguen considerats com a arbustos relictes de l'Era Terciària i es postula un possible origen del gènere en els voltants de l'antic mar de Thetis, pertanyent a un contingent florístic conegut biogeogràficament com RAND-Flora, que es va poder adaptar al clima mediterrani del Quaternari, on coincideixen altes temperatures amb escasses precipitacions.
El grup ha descobert que el genoma del cloroplast (plastoma) presenta pèrdues de gens, duplicacions i significatives recol·locacions -degudes a inversions- que, malgrat tot, han mantingut la seua grandària mitjana –150.897 nucleòtids- en relació al d'uns altres de plantes amb flors (angiospermes). Algunes d'aquestes modificacions podrien explicar, en part, per què algunes plantes de la flora subtropical del Terciari van poder adaptar-se a les dràstiques condicions de sequera que va representar l'aparició del clima mediterrani.
El plastoma de les plantes vasculars es va originar a partir de l'adquisició, per processos d'endosimbiosis, del genoma d'una cianobactèria fotosintètica dins d'una cèl·lula eucariota, per la qual cosa el seu ADN és d'arquitectura circular i es divideix en quatre regions: una còpia llarga simple (LSC) i una còpia xicoteta simple (SSC) separades entre si per una zona doble denominada invertida-repetida (ANAR) de seqüències idèntiques situades com una imatge especular. El cloroplast de l'arboç mostra, enfront del de les altres angiospermes seqüenciades, una regió SSC cinc vegades menor, la pèrdua completa o de funció (pseugoneneització) dels gens ycf1, ycf2, clpP, accD i rps16 essencials per a la vida de la planta. A més, el complex gènic ndhH-D ha estat recol·locat des de la regió SSC a les dues ANAR -novetat per a les angiospermes- pel que està duplicat i se sap que té funcions imprescindibles per a fer front a l'estrès oxidatiu.
És també nou el fet que llargues” repeticions en tàndem” se situen en les zones de recol·locacions de gens i en els pseudogens. Prèviament, es pensava que els genomes plastidials de les angiospermes estaven molt conservats en termes de l'ordenació i composició dels seus gens, però aquest estudi subratlla que la família Ericàcies representa una línia evolutiva diferent de la de la resta de les altres famílies de l'ordre Ericals. Subratllant el caràcter parafilètic de totes les Ericals respecte a la resta de les angiospermes amb pètals soldats (Astèrides).
Al mateix temps, en aquest treball s'ha utilitzat la seqüenciació del plastoma per a realitzar anàlisis filogenètiques complementàries amb els de la resta d'Astèrides per a solucionar algunes importants incerteses sobre les relacions evolutives dins d'aquest divers grup de plantes amb flors.
Aquesta investigació aporta evidències sobre l'originalitat del genoma plastidial de les Ericals. Les anàlisis comparades van a ser una valuosa font d'informació sobre els esdeveniments de reestructuració genòmica que van tenir lloc durant l'evolució de les Ericals. A més, des d'una perspectiva ecofisiològica, hi ha un consens en què la clororespiració i els complexos ndh són indispensables per a prevenir l'estrès oxidatiu dels radicals lliures generats en el metabolisme, per la qual cosa les plantes amb aquesta estructura plastidial estaran en millors condicions per a afrontar les incerteses del canvi climàtic actual i són indubtables les seues futures aplicacions biotecnològiques en cultius.
La investigació s'ha dut a terme usant la tecnologia de seqüenciació 454 en l'empresa “Lifesequencing” del Parc Científic de la Universitat de València. L'ardu procés d'aïllament dels cloroplasts es va realitzar amb protocols dissenyats per Julián Pérez en ‘Secugen’. Per a l'estudi es va seleccionar una població localitzada en la conca del riu Viejas (Montes de Toledo), on es troben hàbitats òptims de la seua àrea de distribució en la Península Ibèrica.
L'equip d'Eva Barreno, que ha seqüenciat també el genoma d'algues simbionts de líquens, pertany al grup ‘Simbiosi, Diversitat i Evolució en Líquens i Plantes: Biotecnologia i Innovació’ de l'Institut Cavanilles de Biodiversitat i Biologia Evolutiva (ICBIBE) de la Universitat, al Departament. de Ciències de la Vida de la Universitat d'Alcalá i a l'Àrea de Biodiversitat i Conservació de la Universitat Rei Juan Carlos.
Article de referència:
*MARTÍNEZ-ALBEROLA Fernando, DEL CAMPO Eva. M., LÁZARO-GIMENO David, MEZQUITA-CLARAMONTE Sergio, MOLINS, Arantxa, MATEU Isabel, PEDROLA-MONFORT Joan, CASANO Leonardo M.; BARRENO, Eva. (2013). Balanced gene losses, duplications and intensive rearrangements led to an unusual regularly sized genome in Arbutus unedo chloroplasts.
PLoS ONE 8(11): e79685. doi:10.1371/journal.pone.0079685
http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0079685 oi:10.1038/nn.3545
Data d'actualització: 1 de de gener de 2014 07:00.
Llista de notícies
