El genoma del lichi cuenta una colorida historia sobre una antigua fruta tropical

Lichi fresco.

Un estudio encontró que el litchi era tan brillante y delicioso que fue domesticado no solo una vez en la antigüedad, sino de forma independiente en dos regiones diferentes de China.

Son espinosos por fuera, dulces por dentro y son amados por sus distintivas cáscaras rosadas y su fragante fruta nacarada. En los Estados Unidos, puede encontrarlos como un ingrediente delicioso en té de burbujas, helado o cócteles. También puedes pelarlos y comerlos frescos.

El lichi se ha cultivado en China desde la antigüedad, la historia del cultivo de lichi se remonta a unos 2000 años. Los lichis frescos fueron objeto de este deseo tanto que en la dinastía Tang, un emperador estableció un relevo dedicado a los caballos para entregar frutas a la corte imperial de cultivos hechos en el extremo sur.

Ahora, los científicos han utilizado la genómica para profundizar en la historia de los lichis. Y en el proceso, han descubierto conocimientos que también podrían ayudar a dar forma al futuro de la especie.

El lichi es un importante cultivo agrícola tropical en Sapindaceae (Arce y castaño de indias), que es uno de los cultivos frutales más importantes económicamente cultivados en el este de Asia, especialmente para los ingresos anuales de los agricultores en el sur de China ”, dice Jianguo Li, Ph.D., profesor de la Universidad Agrícola del Sur de China ( SCAU) de la Facultad de Horticultura y autores de estudios principales ”. Mediante la secuenciación y el análisis de especies de lichi silvestres y cultivadas, pudimos rastrear el origen y la historia de la domesticación del lichi. Demostramos que los cultivares de maduración muy temprana y tardía se derivaron de eventos de domesticación humana independientes en Yunnan y Hainan, respectivamente. «

Además, «hemos identificado una variante genética específica, una extensión eliminada del material genético, que se puede desarrollar como un biomarcador simple para seleccionar variedades de lichi con diferentes tiempos de floración, contribuyendo así de manera importante a futuros programas de mejoramiento», agrega Rui Xia, Ph. .D., Profesor de la misma facultad en SCAU y otro autor principal de la investigación.

“Como un rompecabezas, reconstruimos la historia de lo que los humanos han hecho con el litchi”, dice Victor Albert, Ph.D. Universidad de Buffalo Un biólogo evolutivo, que también es el autor principal del estudio. «Estas son las historias principales que cuenta nuestra investigación: los orígenes del lichi, la idea de la domesticación separada y el descubrimiento de deleciones genéticas que creemos causan diferentes tipos de frutas y flores en diferentes momentos».

El estudio se publicará hoy (3 de enero de 2022) en genética de la naturaleza. Fue dirigido por SCAU en colaboración con un gran equipo internacional de China, Estados Unidos, Singapur, Francia y Canadá.

Los autores principales son Rui Xia, Jianguo Li y Hubin Chen de SCAU; Ray Meng de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign; Y Victor Albert de B. University. Los primeros autores son Guibing Hu, Junting Feng, Chengming Liu y Zhenxian Wu de SCAU; Xu Xiang de la Academia de Ciencias Agrícolas de Guangdong; Jiabao Wang de la Academia China de Ciencias Agrícolas Tropicales; y Jarko Salojarvi de la Universidad Tecnológica de Nanyang.

Una fruta muy querida, ha sido domesticada más de una vez.

Para realizar el estudio, los científicos produjeron un «genoma de referencia» de alta calidad de una variedad popular de litchi llamada «Feizixiao» y compararon ADN a los de otras especies silvestres y cultivadas. (Todos los artículos pertenecen a la misma especie, Litchi chinensis).

La investigación muestra que el árbol de litchi, Litchi chinensis, probablemente domesticados más de una vez: los lichis silvestres se originaron en Yunnan en el suroeste de China, se extendieron al este y al sur hasta la isla de Hainan, y luego fueron domesticados de forma independiente en cada uno de estos dos lugares, indica el análisis.

En Yunnan, la gente comenzó a plantar variedades de floración muy temprana, y en Hainan, variedades de floración tardía que dan fruto a finales de año. Finalmente, el mestizaje entre taxones de estas dos regiones condujo a la hibridación, incluidos cultivares, como ‘Feizixiao’, que todavía son muy populares en la actualidad.

El momento exacto de estos eventos es incierto. Por ejemplo, el estudio sugiere que hay un hito, la división evolutiva entre ellos. L. chinensis Las poblaciones de Yunnan y Hainan, que ocurrieron antes de la domesticación, podrían haber ocurrido hace unos 18.000 años. Pero esto es solo una estimación. Son posibles otras soluciones. Sin embargo, el análisis proporciona una visión fascinante de la historia evolutiva de los lichis y su conexión con los humanos.

¿Cuándo florece este árbol de lichi? Una simple prueba genética puede decirnos

El estudio no solo agrega nuevos capítulos a la historia del litchi; También proporciona una mirada en profundidad al tiempo de floración, un rasgo muy importante en el cultivo.

“El lichi temprano versus tardío provenía de diferentes lugares y fue domesticado de forma independiente”, dice Albert, PhD, Profesor Empire de Innovación en Ciencias Biológicas en la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Buffalo. «Eso, en sí mismo, es una historia interesante, pero también queríamos conocer las razones de estas diferencias: ¿Por qué estos cultivares dan frutos y flores en diferentes momentos?»

Al comparar el ADN de varias variedades de lichi, el equipo identificó una variante genética que puede usarse para crear una prueba simple para identificar plantas de lichi tempranas y tardías.

La variante es una deleción, un fragmento de ADN faltante, ubicado cerca de dos genes vinculados a las flores, y puede ayudar a controlar la actividad de uno o ambos.

Se omiten las variedades de Yunnan que florecen demasiado pronto, heredadas de ambos padres. Las variedades de Hainan de maduración tardía no lo tienen en absoluto. El Feizixiao, un híbrido con cantidades aproximadamente iguales de ADN de cada uno de los dos grupos regionales, es «heterocigoto» para la eliminación, lo que significa que solo tiene una copia heredada de uno de los padres. Esto es lógico, ya que Feizixiao florece temprano, pero no demasiado temprano.

«Esto es muy beneficioso para los criadores. Debido a que el lichi es perecedero, los tiempos de floración han sido importantes para extender la temporada en la que el lichi está disponible en los mercados», dice Albert.

La secuenciación del genoma del lichi es solo el comienzo

El equipo de SCAU ha comenzado a estudiar el genoma del lichi como parte de un proyecto más grande que espera expandir lo que sabemos sobre el ADN de importantes plantas con flores dentro de la misma familia. Sapindaceae.

«Sapindaceae Son una gran familia que incluye muchas plantas económicamente importantes «, dice Shea.» Hasta la fecha, solo algunas de ellas, incluidos el lichi, el longan, el rambután, el cuerno amarillo y el arce, han secuenciado sus genomas completos «.

“Nosotros, la Facultad de Horticultura de SCAU, estamos trabajando en un gran proyecto de colaboración para secuenciar más Sapindaceae Especies autóctonas de China y de importancia económica, como el rambután, el sapindus (arándano) y la vid, con el objetivo de realizar investigaciones exhaustivas y exhaustivas sobre genómica comparada. Sapindaceae Genómica «, agrega Shea.» Los principales intereses de investigación serán la floración, el metabolismo secundario que conduce a los sabores y fragancias, y el desarrollo de flores y frutos, entre otros «.

Referencia: «Dos variantes del genoma de lichi heterocigoto sugieren eventos de domesticación independientes para cultivares de maduración temprana y tardía» 3 de enero de 2021, genética de la naturaleza.
DOI: 10.1038 / s41588-021-00971-3