Cultivo en invernadero. Foto: Angélica Buitrago Bitar. fuente Agencia de Noticias UN.

El fríjol tépari está naturalmente adaptado a terrenos de pocas precipitaciones, y sus características morfológicas –entre ellas tener muchas raíces y muy largas– se han relacionado con su capacidad de tomar agua del suelo subterráneo.

Para conocer a nivel molecular qué genes aportarían a la tolerancia a condiciones de sequía, la estudiante María Angélica Buitrago –de la Maestría en Ciencias Biológicas Línea de Investigación Biotecnología Vegetal de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.) Sede Palmira– evaluó tres genes que se consideran candidatos a ofrecerla: Asr2, Dreb y Erecta.

El gen Asr está relacionado con una respuesta fisiológica –a nivel hormonal– de la planta cuando se somete a cualquier tipo de estrés. Dentro de la extensa familia de ese gen, la investigadora evaluó el Asr2, que ya se había estudiado en fríjol común.

Por el contrario, los genes Dreb y Erecta actúan en respuestas bioquímicas de la planta. Erecta está relacionado con la apertura de los estomas e influye en la respuesta fisiológica al estrés, pues si la planta no reacciona adecuadamente en dicho cierre, con el incremento de la temperatura el agua de la planta se evapora causando deshidratación y finalmente su muerte.

El gen Dreb es un elemento de unión o intermediario que desencadena la activación de otros genes posiblemente sometidos a estrés por sequía o altas temperaturas.

La investigadora primero realizó la extracción total del ADN de las hojas de 200 genotipos de fríjol, después amplificó la región específica requerida para el estudio y las envió a secuenciar para conocer los nucleótidos (unidad básica que forma la información que tiene el ADN) presentes, y finalmente comparó las secuencias de esos individuos.

En este caso se comparó entre cultivados y silvestres. El fríjol común fue utilizado como control, pues ha sido ampliamente estudiado y se conoce toda su secuencia genómica.

Con un análisis bioinformático se obtuvieron datos de la diversidad nucleotídica de los genotipos evaluados, para lo cual fueron utilizados solo los exones, que corresponden a la parte del gen que codifica los aminoácidos, relacionados con la expresión génica, para ver las diferencias entre ellos.

Al comparar los tres genes se determinó que hubo una variación o diversidad alta, media y baja: el gen más variable fue Dreb, ya que tuvo mayor cambio en los nucleótidos; Asr2 se mantuvo intermedio, y Erecta fue el menos variable.

Esta variación es importante pues cuando en la planta se perciben cambios ambientales –en este caso la sequía o condiciones altas de temperatura– se genera una respuesta en los genes involucrados que se van a expresar.

Los aminoácidos –que forman las proteínas– son formados por codones. El resultado determinó que al ser proteínas funcionales y vitales para la planta no hay mayores cambios en los exones de una a otra.

“Si existe algún cambio en los nucleótidos, posiblemente puede haber un cambio en el aminoácido, y por lo tanto también en la proteína; de ahí la importancia de encontrar las diferencias en las proteínas vitales de las plantas y que pueden estar relacionadas con su funcionamiento adecuado”, explica la investigadora.“

Estas conclusiones se derivan de un estudio molecular, pero es importante complementarlas con evaluación en campo, en la que se sometan las plantas a estrés por sequía para observar su respuesta a esa situación.

Especie promisoria para fríjol común

El fríjol común es el más consumido en el mundo, pero en algunas zonas está limitado tanto por las plagas y enfermedades como por su necesidad de suelos con suficiente irrigación para crecer y dar suficientes vainas. Es decir que en zonas donde no hay muchas precipitaciones, el fríjol común no germina, no crece o no da semillas.

En el contexto actual, en el que se habla del cambio climático y de su relación con la disminución de precipitaciones, el aumento de temperaturas, y los cambios en las regiones, es preciso que se encuentren especies alternativas que puedan suplir esa necesidad.

Por eso identificar la presencia de esos tres genes –en este primer reporte que se realiza para P. acutifolius– es un primer paso para pensar en la especie como promisoria en programas de mejoramiento genético que le permitan a fríjol común superar algunas de esas limitantes.

El estudio fue dirigido por la investigadora Carmenza Muñoz, con la participación del Laboratorio de Biología Molecular, el profesor Jaime Eduardo Muñoz, de la misma Sede, y el apoyo del docente de la Universidad Estatal de Tennessee, Matthew Blair, y la financiación de la Agencia Internacional de Energía Atómica.