Semillas para conservar el futuro de la horticultura. El grupo BIO-293 (UAL) investiga la genética para crear cultivos más resistentes y nutritivos

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¿Qué líneas de investigación realiza su grupo?

En nuestro grupo contamos con una importante colección de semillas hortícolas, denominada Banco de Semillas Tradicional de la UAL (BSUAL). Disponemos de más de 1500 accesiones del género Cucurbita (calabacines y calabazas) y casi 1000 accesiones de sandía, tanto cultivada como silvestre.  Estas semillas no solo hay que conservarlas en cámaras refrigeradas para su utilización futura, sino que también las multiplicamos y las usamos como fuente de variabilidad genética para determinar el control genético y molecular de caracteres de relevancia agronómica.

Además, en el banco de semillas tenemos también una colección de más de 3500 líneas independientes de mutantes EMS en la variedad de calabacín MUCU-16, el fondo genético del genoma de referencia.

Esta variabilidad genética natural e inducida que conservamos en el banco de semillas la utilizamos para realizar estudios de genómica funcional en cucurbitáceas, principalmente en calabacín. Utilizamos herramientas genómicas para realizar estudios de asociación de genoma completo y mapeo de distintos caracteres de interés para la horticultura, como el desarrollo de flores y frutos, la calidad nutricional y funcional de la fruta, la tolerancia de la fruta a la frigoconservación y la resistencia genética de las plantas a estreses bióticos y abióticos.

 ¿Qué proyectos querrían destacar como ejemplos en los que haya participado el grupo?

En la actualidad Cecilia Martínez y yo, Manuel Jamilena, estamos dirigiendo dos proyectos de investigación en el campo de la genómica de plantas:

En el proyecto PEPOMICS-2 (PID2024-159639OB-C21, 2025-2029), financiado por el Plan Nacional de Investigación, estamos aprovechando la variabilidad inducida por EMS y la plataforma TILLING-by-sequencing, desarrollada por nuestro grupo, para estudiar la función de diferentes genes en las rutas de biosíntesis y señalización de carotenoides y cucurbitacinas en el calabacín (Cucurbita pepo), así como el efecto de estos antioxidantes sobre la respuesta de la planta al estrés ambiental. Este proyecto tendrá un gran impacto socioeconómico, ya que los mutantes con mayor contenido de carotenoides y mayor tolerancia podrán transferirse a empresas de semillas para su uso en los programas de mejora genética de calabacines y calabazas del género Cucurbita.

En el proyecto CAROTENOMICS (DGP_PIDI_2024_02715), financiado por la Junta de Andalucía, utilizamos un enfoque genómico para estudiar el contenido de carotenoides en las hojas y los frutos de numerosas variedades de calabaza. Estudiaremos la correlación entre el contenido de carotenoides de una variedad y su tolerancia al estrés ambiental, como la salinidad. También investigaremos si los restos de hojas y frutos de las variedades con mayores contenidos en carotenoides se pueden explotar para extraer estos compuestos funcionales en las industrias farmacéutica y agroalimentaria.

Actualmente, estamos trabajando en dos contratos de investigación y transferencia con dos empresas de semillas: la italiana Consorzio Sativa Società Cooperativa Agricola y la multinacional Sakata. En ambos casos, estamos identificando resistencias genéticas a enfermedades víricas y descubriendo QTL y marcadores moleculares para los programas de selección de estas empresas. En el pasado, hemos colaborado con otras empresas para mejorar la calidad y tolerancia al frío de la fruta y desarrollar variedades partenocárpicas.

¿Qué datos obtenidos consideran que son los más relevantes?

Nuestro grupo combina la investigación básica y aplicada en especies hortofrutícolas de interés. Esta investigación no solo tiene un impacto científico y técnico importante, sino que también permite identificar características relevantes desde el punto de vista agronómico y genes que pueden ser explotados por la industria agroalimentaria, principalmente las empresas de semillas.

En cuanto al impacto científico, nuestro grupo ha descubierto un conjunto de genes en las rutas de biosíntesis y señalización del etileno, el ácido jasmónico, las giberelinas y los brasinosteroides, que desempeñan un papel fundamental en el control del desarrollo de flores y frutos en cucurbitáceas. Esta investigación básica también ha permitido descubrir caracteres importantes, como la ginocia (plantas con más flores femeninas) y la partenocarpia (frutos que crecen sin necesidad de polinización ni de tratamientos hormonales). Este último carácter es muy importante para la mejora genética del calabacín, ya que permitiría eliminar los tratamientos hormonales que actualmente se utilizan para el cuajado y crecimiento de su fruto. Una de las herramientas tecnológicas más interesantes desarrolladas por el grupo BIO-293 es la Plataforma de TILLING-by-Sequencing en Cucurbita pepo, la colección de mutantes y la base de datos de mutaciones más importantes de esta especie a nivel mundial. La utilizamos para descubrir la función de los genes involucrados en los caracteres de interés para la mejora genética del calabacín, así como para transferir innovaciones a la industria agroalimentaria.

En cuanto al impacto socioeconómico, cabe destacar el descubrimiento de fuentes de germoplasma que mejoran la resistencia a enfermedades y al estrés por sequía o salinidad, así como la calidad nutricional y funcional de la fruta, incluyendo diferentes tipos de carotenoides y cucurbitacinas. Junto con la fuente del carácter, realizamos un estudio genómico que permite determinar los QTL y los genes que controlan dichos caracteres y transferir a las empresas no solo el carácter de utilidad para la mejora genética de la planta, sino también los marcadores genéticos necesarios para su selección temprana.

¿Qué importancia cree que tiene pertenecer al ceiA3 y qué oportunidades de investigación puede aportarles? 

El Campus de Excelencia Internacional en Agroalimentación ceiA3 es una plataforma importante para dar visibilidad a la investigación que llevan a cabo los grupos del consorcio. Es esencial que la información que aparece en la web de ceiA3 esté actualizada si queremos que esta plataforma sirva para difundir los resultados de nuestra investigación al sector hortofrutícola y favorecer la transferencia efectiva de los resultados de la investigación a la industria agroalimentaria.

Durante 8 años, ceiA3 financió un curso de posgrado en Poscosecha de Frutas y Hortalizas que organizábamos en nuestro grupo el profesor Juan Luis Valenzuela y yo, Manuel Jamilena, con la colaboración de profesores e investigadores procedentes de diferentes universidades y centros de investigación nacionales, así como de empresas almerienses del sector hortofrutícola. Muchos de nuestros estudiantes de TFM se han beneficiado de las becas financiadas por ceiA3. En las asignaturas de máster, también utilizamos las convocatorias de ceiA3 para invitar a profesionales de empresas a impartir clases en la UAL, lo que favorece la interacción de nuestros alumnos con las empresas agroalimentarias y con la realidad del sector.

¿Está la Bioeconomía en alguna de sus líneas de investigación?

Aunque el objetivo principal de nuestro grupo no se centra en la bioeconomía, algunas de las líneas de investigación que estamos desarrollando podrían enclavarse en el seno de esta disciplina:

• Mejora genética de hortícolas para afrontar los desafíos del cambio climático, como la resiliencia a los estreses ambientales y a las plagas y enfermedades.
• Obtención de compuestos bioactivos (carotenoides) a partir de residuos de cultivos hortícolas de calabacín y calabaza.

¿Retos de cara al futuro?

Más visibilidad a la investigación que se realiza en las Universidades del Consorcio.

Deberíamos volver a convocar becas para que nuestros alumnos de máster puedan realizar sus TFM en empresas. Algunos de mis alumnos son extranjeros y no cuentan con financiación suficiente para cubrir los gastos de desplazamiento y otros asociados a esta actividad.