Gregor Mendel, el monje agustino y científico del siglo XIX considerado el padre de la genética moderna, utilizó el gen que controla el color de la flor del guisante para estudiar la herencia de determinados rasgos en las plantas de guisantes. Sin embargo, los investigadores se han quedado desconcertados por el modo en que realmente funciona la transmisión de las características.
Su último estudio, financiado parcialmente por el proyecto GRAIN LEGUMES ("Nuevas estrategias para mejorar las legumbres de grano en la alimentación y los piensos"), que recibió alrededor de quince millones de euros dentro del ámbito temático "Seguridad y calidad alimentarias" del Sexto Programa Marco (6PM) de la UE, arroja luz sobre la genética molecular subyacente al experimento de Mendel.
Los investigadores, bajo la dirección del John Innes Centre (JIC) del Reino Unido, compararon las secuencias de ADN (ácido desoxirribonucleico) del guisante con las de otras plantas con características marcadas e identificaron los genes que controlan el color de las flores de las plantas de guisantes.
Una colaboración fundamental
"Fue una verdadera colaboración; no lo hubiéramos logrado sin todas las personas que participaron, especialmente si Roger [el doctor Roger Hellens, líder científico del grupo de genómica en Plant & Food Research, Nueva Zelanda] no hubiera tenido el entusiasmo suficiente para lanzarse a solucionar un problema al que llevaba años dándole vueltas", dice el catedrático Noel Ellis del Departamento de genética de cultivos del JIC.
El color púrpura de las flores del guisante silvestre, así como de las flores de muchas otras plantas, se debe a la acumulación de moléculas de pigmento llamadas antocianinas. Se lleva muchos años estudiando la bioquímica de su producción. El estudio, presentado en la publicación PLoS ONE, describe dos genes de guisante, conocidos como A y A2, que regulan la producción de antocianinas.
Las autocianinas
"Al comparar las secuencias de ADN del guisante con las de otras plantas con características marcadas, como la petunia, hemos establecido que el gen de Mendel es un factor de transcripción que controla el recorrido de la biosíntesis de las antocianinas" explica el doctor Roger Hellens. "Este factor de transcripción, tras una mutación, se vuelve inactivo y no se producen antocianinas, lo cual provoca que las flores sean blancas."
Para el estudio, los investigadores emplearon alrededor de 3.500 líneas de guisantes. La colección, reunida en el JIC, incluye material de fuentes silvestres, cultivadas y semicultivadas, algunas de las cuales se remontan al siglo XIX.
"Utilizamos información del genotipado que realizamos anteriormente de la colección de germoplasma de guisante del JIC para identificar líneas exóticas en las que habría más probabilidades de encontrar alelos poco frecuentes del gen de Mendel", indica el catedrático Ellis. "Teníamos que encontrar un segundo alelo poco frecuente para obtener una confirmación independiente de la identidad del gen".
Añade que se trata del "cuarto de los siete genes de Mendel que se ha caracterizado a nivel molecular, además del segundo en cuya investigación ha participado el JIC".
Entonces, ¿cuál es el siguiente paso para los investigadores? El JIC, por su parte, está buscando en la colección de germoplasmas genes y rasgos que puedan servir para aumentar la productividad o la calidad de los guisantes. Los guisantes pueden fijar el nitrógeno del aire a través de relaciones simbióticas con bacterias albergadas en nódulos en sus raíces. Esto reduce su dependencia de la aportación de abonos nitrogenados, que suponen un gran coste económico y ambiental para la agricultura porque su producción requiere grandes cantidades de energía. Además, su utilización es una gran fuente de óxido nitroso, un potente gas de efecto invernadero, que, junto al dióxido de carbono y otros gases, es uno de los causantes del calentamiento global asociado a la actividad humana.
Según los investigadores, el aumento de la producción de guisantes y de otras legumbres constituye un buen método para garantizar la futura seguridad alimentaria con un bajo coste ambiental.
El estudio contó con la participación de botánicos del Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC) del Reino Unido, del Plant & Food Research de Nueva Zelanda, de la Unité de Recherche en Génomique Végétale (URGV) de Francia y de los servicios de investigación agrícola del Departamento de Agricultura (USDA) de Estados Unidos.
