O velho ditado de olhar para o passado para compreender o futuro certamente se aplica ao aprimoramento da batata.

Examinando os ancestrais do moderno, A batata cultivada na América do Norte revelou um conjunto de genes comuns e importantes vias genéticas que ajudaram as batatas a se adaptar ao longo de milhares de anos. Robin Buell, Professor de Biologia Vegetal da Michigan State University Foundation e autor sênior do artigo, mostra possíveis chaves genéticas que podem garantir que a cultura prospere no futuro.

"No mundo todo, a batata é a terceira cultura mais importante para consumo humano direto, ainda assim, os criadores têm lutado para produzir novas variedades que superem as lançadas há mais de um século, "Buell disse." Ao analisar a batata cultivada e seus parentes selvagens usando abordagens genômicas modernas, fomos capazes de revelar os principais fatores que poderiam abordar a segurança alimentar na agricultura do século 21 ”.

Batatas cultivadas, domesticado de espécies selvagens de Solanum, uma espécie diplóide geneticamente mais simples (contendo dois conjuntos completos de cromossomos), pode ser rastreada até a Cordilheira dos Andes, no Peru, América do Sul.

Embora os meios exatos da migração da batata sejam desconhecidos, as batatas se espalharam pelo mundo todo desde sua domesticação, cerca de 8, 000 a 10, 000 anos atrás. Como as batatas foram levadas das regiões mais equatoriais do Peru e da Bolívia para as partes do sul da América do Sul, eles se adaptaram a dias mais longos de verão no Chile e na Argentina.

Um aspecto que se sabe é como os conquistadores espanhóis introduziram batatas ao retornar de suas explorações sul-americanas para o continente europeu, onde as batatas foram rapidamente adaptadas como cultura básica. Enquanto os exploradores se aventuravam da Europa para a América do Norte, eles também trouxeram batatas para o novo mundo.

O explorador científico Michael Hardigan, anteriormente na MSU e agora na University of California-Davis, liderou a equipe de cientistas da MSU e do Virginia Polytechnic Institute e da State University. Juntos, eles estudaram selvagem, landrace (batatas sul-americanas cultivadas por fazendeiros locais) e cultivares modernas desenvolvidas por melhoristas de plantas. O resultado, publicado na edição atual da Proceedings of the National Academy of Sciences , foi o maior estudo de sequenciamento de safra até o momento.

Não só envolveu um re-sequenciamento substancial da batata, mas também abordou um dos genomas de cultivo mais diversos. As batatas modernas encontradas nas cozinhas de hoje são batatas tetraplóides geneticamente complexas, tendo quatro vezes o número regular de cromossomos. O complexo genoma da batata abriga cerca de 39, 000 genes. (Em comparação, o genoma humano compreende cerca de 20, 000 genes.)

Do grande pool genético, os pesquisadores identificaram 2, 622 genes que impulsionaram o melhoramento precoce da cultura quando domesticada pela primeira vez. O estudo aparece na edição atual da Proceedings of the National Academy of Sciences .

Estudando o espectro de diversidade genética, de seu passado selvagem ao seu presente cultivado, pode fornecer uma fonte essencial de potencial adaptativo inexplorado, Buell disse.

"Seremos capazes de identificar e estudar introgressões históricas e eventos de hibridização, bem como encontrar genes direcionados durante a domesticação que controlam a variância de características agrícolas, "disse ela." Muitos deles ajudam a se concentrar na adaptação a climas diferentes, afastando diferentes patógenos ou melhorando o rendimento, chaves que esperamos compreender melhor para melhorar os esforços de criação futuros. "

Por exemplo, as batatas selvagens se reproduzem por meio de frutas e sementes. Batatas cultivadas são assexuadas e são alimento e semente em uma. (Qualquer pessoa que deixou uma batata em uma despensa escura por muito tempo testemunhou essa característica em primeira mão.)

Os pesquisadores apresentam evidências das assinaturas de seleção em genes que controlam essa mudança. Eles também esclarecem o papel das espécies selvagens nas vias genéticas de combate a pragas e processamento de açúcares para a alimentação. Mergulhando em um território um tanto obscuro, eles olharam para fontes genéticas potenciais que controlam o ritmo circadiano; sim, as fábricas também possuem relógios de 24 horas que controlam os processos biológicos.

"Nós sabíamos sobre seus traços fisiológicos, mas não sabíamos quais genes estavam envolvidos, "Buell disse." À medida que as batatas eram transportadas, eles tiveram que se adaptar a dias mais longos, mais horas de sol. Agora estamos começando a entender o que está acontecendo no nível genético e como as espécies selvagens de Solanum evoluíram para batatas tetraplóides adaptadas de dias longos. "

Cientistas MSU adicionais que contribuíram para este estudo incluem:Linsey Newton, John Hamilton, Brieanne Vaillancourt, Krystle Wiegert-Rininger, Joshua Wood, David Douches e Eva Farre. Cientistas do Virginia Polytechnic Institute e da State University também fizeram parte da equipe de pesquisa.