Papas silvestres

Domesticada hace 6.000 a 10.000 años en el altiplano andino del sur de Perú [1, 2], la papa cultivada (Solanum tuberosum L.) se ha convertido rápidamente en uno de los principales alimentos básicos del mundo [3]. Con una producción global de 377 millones de toneladas en 2016, por un valor bruto total de 111 mil millones de dólares, la papa ocupa ahora el cuarto lugar entre los cultivos alimentarios, detrás del arroz, del trigo y del maíz [4].

Los esfuerzos actuales de mejoramiento de la papa están dirigidos a aumentar los rendimientos, la compatibilidad con las necesidades de la industria agroalimentaria, la resistencia a los estreses abióticos (por ejemplo, la sequía) y la resistencia a los patógenos [5, 6]. En su búsqueda de rasgos de interés para S. tuberosum, los mejoradores se pueden aprovechar en la gran diversidad botánica de las papas, que incluye 4 especies cultivadas y 107 especies silvestres [2], distribuidas por toda América Latina (Figura 1), desde Nuevo México hasta Patagonia [7, 8].

Al estar adaptadas a una amplia gama de condiciones ambientales y climáticas, las papas silvestres poseen características agrícolas deseables, como una mayor resistencia a las enfermedades y la sequía. Recientes estudios genómicos en el clado de la papa (Solanum sect. Petota) revelaron la extraordinaria diversidad genética de las especies silvestres y su utilidad para la mejora varietal [9, 10].

S. chacoense: un recurso para la mejora de la papa…

Mi proyecto de investigación trata de la biología reproductiva de Solanum chacoense (Figura 2), una especie de papa silvestre cuyo genoma ha sido recientemente secuenciado [11]. S. chacoense se estudia por su alta resistencia a una amplia gama de patógenos, incluyendo el virus Y de la papa [12, 13], las bacterias que causan la marchitez de la papa [14, 15] y la roña común [16, 17], o los hongos responsables de la costra negra y la sarna común [18], y el mildiu [19].

Solanum chacoense también tiene un metabolismo secundario peculiar que produce altos niveles de compuestos glicoalcaloides especiales, tales como la leptina y las leptininas [20], que son particularmente eficaces contra el escarabajo de la papa [21]. Este pequeño insecto herbívoro (Figura 3) es una plaga peligrosa, que puede destruir completamente un cultivo de papa alimentándose de las hojas. Actualmente se trabaja para comprender mejor los genes implicados en estas vías metabólicas [22, 23] y para introducirlos en la papa cultivada [24, 25, 26, 27].

…y una planta modelo para el estudio de la reproducción sexual

Siendo una especie diploide, S. chacoense también se utiliza como un modelo alternativo a la papa cultivada (tetraploide) para la biología molecular y celular, especialmente en el estudio de la reproducción de plantas. Por ejemplo, nuestro instituto de investigación, S. chacoense fue utilizado en el laboratorio Cappadocia para descifrar los mecanismos que gobiernan la autoincompatibilidad gametofitica basada en S-RNasas [28, 29, 30, 31]. El laboratorio Geitmann, ahora basado en la Universidad McGill, también usó S. chacoense en sus investigaciones sobre la citomecánica del crecimiento del tubo polínico [32, 33, 34].

El laboratorio Matton descubrió varias proteínas implicadas en vías de transducción de señales reproductivos en S. chacoense, tales como péptidos RALF [35, 36], MAP quinasas (missing reference) y receptores quinasas [37, 38, 39, 40]. Nuestro grupo también produjo estudios transcriptómicos [41], proteómicos [42] y secretómicos [43] a gran escala para comprender mejor la reproducción de S. chacoense.

Mi proyecto de tesis doctoral tiene como objetivo comprender cómo las interacciones polen-pistilo, especialmente la atracción del tubo polínico, están involucradas en el aislamiento reproductivo de las papas silvestres, es decir, en los mecanismos que les permiten evitar la hibridación interespecífica.

Mapa de distribución de las especies de papas silvestres en América Latina
Figura 1.Distribución de las especies de papas silvestres en América Latina, según lo establecido por Hijmans y Spooner. [7]
Foto de una inflorescencia de Solanum chacoense
Figura 2. Inflorescencia de Solanum chacoense, genotipo G4, fotografiada en el IRBV por DP Matton.
Foto de un escarabajo de la papa
Figura 3. Espécimen de escarabajo de la papa.

Referencias

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