Genética, evolución y domesticación en plantas.

La introducción de gramíneas perennes C4 en las pasturas permanentes puede tener impactos muy importantes en la estabilidad estacional de las mezclas y su resistencia a la invasión por malezas, además de aumentar su eficiencia de uso del nitrógeno y capacidad de secuestro de carbono. Estos efectos se espera que se intensifiquen en un escenario de cambio climático. Sin embargo, las especies tropicales difundidas en los mercados internacionales no se adaptan a zonas de transición como las nuestras debido a su baja tolerancia al frío. Paspalum dilatatum es una gramínea C4 con excelentes cualidades forrajeras pero tras varias décadas de esfuerzos en varios países, no se ha encontrado variabilidad para sus mayores limitantes como la baja producción de semilla y susceptibilidad a la infección por Claviceps. Además, no ha sido posible realizar mejoramiento convencional para esta especie debido a su nivel de ploidía impar y su reproducción asexual por apomixis. Dentro del complejo de especies emparentadas del género Paspalum, denominado grupo Dilatata, se encuentran 5 biotipos sexuales que comparten una misma fórmula genómica y en conjunto comprenden un amplio rango geográfico que incluye el Uruguay, Brasil, Chile, Paraguay y parte de Argentina. Estos biotipos si bien no ocurren en simpatría y presentan características morfológicas y fisiológicas muy diversas, pueden ser cruzados artificialmente con éxito para obtener híbridos fértiles en la mayoría de las combinaciones. Constituyen, por lo tanto, un vasto acervo genético que puede ser utilizado por los mejoradores para sintetizar diferentes combinaciones híbridas adaptadas a una gran variedad de situaciones productivas. Para aprovechar este potencial, el grupo de investigación está caracterizando grandes colecciones de estos biotipos de modo de identificar el germoplasma más adecuado para la domesticación. Estas tareas se llevan a cabo en colaboración con otras instituciones y universidades de la región que llevan adelante programas de investigación complementarios en estas mismas especies. Durante mucho tiempo, el trabajo con especies silvestres no modelo, sufrió un rezago tecnológico muy importante frente a las metodologías aplicadas al mejoramiento de los cultivos mayores. En la actualidad, gracias a las tecnologías basadas en la secuenciación de nueva generación, su avance constante y sus costos decrecientes, es posible desarrollar herramientas de apoyo al mejoramiento en este tipo de especies. Este proyecto se plantea desarrollar las herramientas de análisis genómico para las especies tetraploides del grupo Dilatata que permitan aplicar al mejoramiento de estas especies las metodologías que se utilizan en los cultivos mayores. De esta manera, se puede acelerar en gran medida los procesos de largo plazo y aprovechar un conjunto de germoplasma de dimensiones inusuales. Una de las preguntas que es necesario responder para viabilizar este emprendimiento es cuál es el grado de colineraridad entre los genomas de estas especies e identificar las limitaciones citogenéticas a la utilización de todo el conjunto de germoplasma. Entre los pasos intermedios propuestos se encuentran la secuenciación de los genomas cloroplásticos completos de los cinco biotipos, la generación de marcadores que permitan construir mapas genéticos suficientemente densos, la identificación de secuencias repetitivas que diferencien los genomios de estas especies, la generación de un mapa citogenético, y la generación de un genoma de referencia utilizando una especie diploide emparentada. Simultáneamente se realizarán cruzamientos y generarán poblaciones de líneas recombinantes que serán caracterizadas. Al finalizar el proyecto se espera contar con la capacidad de realizar mapas genéticos que permitan identificar las regiones relacionadas a las características agronómicas de mayor interés. Debido a que la evidencia actual indica que este grupo de especies tuvo un origen único, el conjunto de herramientas desarrolladas permitirán además responder algunas preguntas básicas de importancia en la genómica actual como son los procesos de diferenciación citogenética a nivel estructural y de secuencias repetitivas y el proceso de diploidización que ha venido sufriendo este grupo de especies poliploides desde su origen a partir de la hibridación entre dos especies diploides.