El genoma de la patata europea descifrado: pequeño fondo genético, pero con grandes diferencias

La patata es un alimento básico para más de 1.300 millones de personas. Sin embargo, a pesar de su importancia para la seguridad alimentaria mundial, los éxitos en mejora genética han sido modestos, como prueba que algunas de las variedades de patata más populares se obtuvieron hace muchas décadas. 

La razón de este éxito limitado es la complejidad del genoma de la patata: existen cuatro copias del genoma en cada célula en lugar de solo dos. Esto desafía la mejora vegetal tradicional basada en la hibridación.

Un equipo dirigido por el profesor Korbinian Schneeberger, jefe del grupo de investigación de Plasticidad Genómica y Genética Computacional de la Universidad Ludwig-Maximilians de Múnich (LMU) y el Instituto Max Planck para la Investigación en Mejora Genética de Plantas, ha logrado un avance importante. Según informan los investigadores en la prestigiosa revista Nature, lograron reconstruir los genomas de diez variedades históricas de patata. Posteriormente, utilizaron este conocimiento para desarrollar un método que facilitaría y agilizaría considerablemente la reconstrucción de nuevos genomas de patata.

En colaboración con investigadores de la Universidad de Wageningen, el Instituto Leibniz de Genética Vegetal e Investigación de Plantas de Cultivo (IPK), y de la Universidad de Xi’an Jiaotong en China, el equipo seleccionó variedades históricas, algunas de las cuales ya se cultivaban en el siglo XVIII. 

En el estudio ha participado José Antonio Campoy, científico titular del CSIC en la Estación Experimental de Aula Dei.

"Dado que estas patatas provienen de una época en la que se iniciaban los programas de mejora europeos, queríamos determinar cuánta diversidad existe en ellas para comprender su potencial genético", afirma Schneeberger. La respuesta fue: no mucha. El fondo genético de la patata es extremadamente limitado. Las diez variedades de patata abarcaban alrededor del 85 % de la variabilidad genética de todas las patatas europeas modernas.

Efectos de cuello de botella tras la introducción desde América del Sur

Los investigadores atribuyen sus hallazgos a los efectos de cuello de botella. Las patatas se importaron de Sudamérica a partir del siglo XVI. 

El número de individuos era bajo y la mayoría no podía adaptarse a las condiciones europeas. Este reducido fondo genético se vio aún más afectado por las enfermedades. El ejemplo más famoso es el brote de tizón tardío de la patata en la década de 1840, que provocó un colapso de las cosechas y provocó hambrunas catastróficas, sobre todo en Irlanda, pero también en el resto de Europa.

Al mismo tiempo, el estudio reveló, para sorpresa de los investigadores, que las diferencias entre copias cromosómicas individuales pueden ser enormes. "Debido a que el fondo genético es tan limitado, no hay muchos cromosomas diferentes, pero cuando estos difieren, divergen en una medida nunca antes observada en plantas domesticadas", explica Schneeberger.

"Las diferencias son unas veinte veces mayores que en los humanos". Estas diferencias presumiblemente surgieron antes de la llegada de la patata a Europa. Los pueblos indígenas de Sudamérica comenzaron a domesticar patatas hace unos 10.000 años, y es probable que las diferencias sean resultado del cruce entre especies silvestres.

Finalmente, los investigadores desarrollaron una metodología novedosa que puede utilizarse para analizar los genomas de las cerca de 2.000 patatas registradas en la Unión Europea.

En lugar de generar laboriosamente los datos necesarios para reconstruir un genoma, los datos generados fácilmente se comparan con los genomas conocidos actualmente para determinar cuáles de los cromosomas conocidos están presentes en un cultivar. 

Los investigadores demostraron que esta metodología funciona con el cultivar Russet Burbank, que existe desde 1908 y sigue siendo la variedad estándar para las patatas fritas. "El conocimiento de las secuencias del genoma constituye la base de muchos enfoques en mejora vegetal, desde la mejora tradicional hasta los métodos más modernos de ingeniería genómica", afirma Schneeberger. "En el futuro, ya no tendremos que trabajar sin esta información".

Referencias

H. Sun, S. Tusso et al. (2025). The phased pan-genome of tetraploid European potato. Nature:  https://www.nature.com/articles/s41586-025-08843-0 

Fuente: EEAD-CSIC.