La secuenciación y análisis del primer genoma de helecho de la historia, la pequeña planta acuática flotante Azolla filiculoides, ha revelado clave evolutivas y una simbiosis única con cianobacterias.

El primer autor del estudio –publicado en Nature Plants–, Fay-Wei Li, profesor en el Instituto Boyce Thompson, comenzó su búsqueda del genoma de ‘Azolla’ como investigador egresado de la Universidad de Duke. Su asesora de doctorado fue Kathleen Pryer, profesora de Duke y última autora del artículo.

Pryer había tratado de financiar el proyecto durante casi dos décadas. Eventualmente, sus esfuerzos de recaudación de fondos llamaron la atención del Instituto de Genómica de Beijing (BGI) en Shenzhen, China, quien ofreció proporcionar todas sus necesidades de secuenciación de forma gratuita. Con este apoyo adicional, y una colaboración forjada con Henriette Schlupmann, en la Universidad de Utrecht, Países Bajos, se embarcaron en un viaje de cuatro años para explorar el espacio del genoma del helecho desconocido.

«Azolla’ tiene una biología realmente genial y una gran historia evolutiva –subraya Li en un comunicado–. Azolla’ participa en simbiosis con cianobacterias para la fijación de nitrógeno y por esta razón se ha utilizado como abono verde para arrozales en Asia durante cientos de años».

Un gen insecticida en los helechos

Los científicos encontraron que ‘Azolla’ carece de los genes necesarios para la generalización de la simbiosis de micorrizas arbusculares y nódulos de la raíz, que los helechos de agua no establecen. En cambio, los helechos contienen varios genes específicos de su interacción con el cianobionte Nostoc, cuyo genoma había sido secuenciado previamente.

«Ahora que tenemos genomas disponibles tanto para el helecho como para la cianobacteria, existe una gran promesa de aprovechar los secretos de este biofertilizante natural que puede ayudar a llevar a futuras prácticas agrícolas sostenibles», dice Pryer.

Un descubrimiento especialmente emocionante para el equipo de investigación fue el origen de un importante gen insecticida en los helechos, que había sido recientemente aislado y transferido a las plantas de algodón, donde proporciona una protección notable contra las plagas de insectos.

«Cuando entras en un bosque, por lo general es muy sorprendente descubrir que los helechos muestran poca o ninguna señal de daño por insectos», dice Li. El equipo descubrió que el gen insecticida es específico del linaje de helechos, lo que explica por qué la mayoría de las otras plantas carecen de esa resistencia. Además, hallaron que el gen probablemente apareció por primera vez en un genoma de helecho a través de la transferencia horizontal de genes de una bacteria.

«En otras palabras, la capacidad de los helechos para repeler a los insectos herbívoros es probable debido a un ‘don genético’ de las bacterias», afirma Li. Con los primeros dos genomas de helechos completos al alcance de la mano, los investigadores respondieron a muchas preguntas, pero han descubierto aún más misterios para investigar. ¿Y qué mejor manera de descubrir secretos que seguir secuenciando genomas?

Fuente: europapress.es