February 25, 2016
- An Ibero-American team of scientists decoded the Mesoamerican variety of the bean genome coinciding with the celebration of the International Year of Pulses, as designated by the United Nations.
- Sequencing such a common source of plant-based proteins for people around the globe will be key not only for improving beans production but also for a better conservation of Ibero-American genetic varieties.
Beans (Phaseolus) are one of the oldest crops of the world. It was domesticated in America thousands of years ago, and together with corn and cassava, have been staples world-wide. According to studies by the Food and Agriculture Organization (FAO), common bean is the most important food pulses, representing 50% of the legume grains consumed in the world, paramount in the diet of more than 500 million people. This crop is produced in Latin America, Africa, the Middle East, China, Europe, USA and Canada. The United Nations has designated 2016 as the International Year of pulses (http://www.fao.org/pulses-2016/en/) to heighten public awareness of the nutritional benefits of pulses as part of sustainable food production aimed towards food security and nutrition.
Today an Ibero-American team of scientists, from Argentina, Brazil, Mexico, and Spain at the initiative of the Ibero-American Programme for Science and Technology for Development (CYTED), has deciphered the genome of the Mesoamerican common bean (Phaseolus vulgaris). The findings are reported in the current issue of the journal Genome Biology. The project has been co-lead by Alfredo Herrera-Estrella from the National Laboratory of Genomics for Biodiversity, Irapuato, Mexico, Roderic Guigó, programme coordinator at the Centre for Genomic Regulation and lecturer at Universitat Pompeu Fabra, and Toni Gabaldón, ICREA research professor and group leader at the Centre for Genomic Regulation in Barcelona, Spain.
The genome contains the hereditary information present in the cells of living organisms and determines their biological characteristics. The systematic investigation of the genome of plants will help improving both traditional and biotechnological approaches to agriculture. It will also contribute to improve crops for key features such as resistance to drought or nutritional quality of edible seeds, and expands the possibilities of using crops not only as food but also in industry.
The PhasibeAm team selected a specific MesoAmerican bean line for genomic sequencing (BAT93), given its relevance for the generation of varieties that are currently used commercially. The team established a robust technological platform that culminated with the sequencing and the assembly of the 620 milion base pairs, which would be equivalent to the “letters” of the genome. A total of 30,491 genes were identified in the genome and scientists also analyzed their expression patterns, meaning that they studied “when” and “where” are these genes functional. In addition, they also observed and determined crucial events during evolution that have shaped the bean plant as we know it today.
“The sequence of the bean genome, both from the Andean variety, previously sequenced, and the Mesoamerican one, will definitively contribute to identify genes involved in disease resistance, drought and salt tolerance, nitrogen fixation, formation of reproductive cells and seed quality, among others,” states Roderic Guigó, coordinator of the Bioinformatics and Genomics programme at the Centre for Genomic Regulation in Barcelona, Spain. In a second phase of the project, the genome of at least a dozen other varieties of beans and some of their close relatives will be sequenced. This will allow the identification of genes related to domestication. “This is an example on how bioinformatics and genome sequencing will thus contribute to produce higher quality and more productive varieties of a crop that has become essential for human consumption”, adds Alfredo Herrera-Estrella, head of the Fungal Development and Gene Expression group at the National Laboratory of Genomics for Biodiversity in Irapuato, Mexico.
The PhasIbeAm project, which aimed to sequence the common MesoAmerican bean was launched in 2009 by the Iberoamerican Program of Science and Technology for Development (Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo, CYTED), with the main purpose of boosting breeding programs of the species to lead to more productive varieties of the bean and to a more rational conservation of the MesoAmerican gene pool of this species. The total budget of the project was US $ 2.482.000 funded by the Ministry of Science, Technology and Productive Innovation (MINCyT) of Argentina, the National Council for Scientific and Technological Development (CNPq) of Brazil, the Ministry of Economy and Competitiveness (MINECO) of Spain, the National Council of Science and Technology (CONACyT) of Mexico, and the Ibero-American Programme of Science and Technology for Development (CYTED).
Reference:
Vlasova et al. “Genome and transcriptome analysis of the Mesoamerican common bean and the role of gene duplications in establishing tissue and temporal specialization of genes”. Genome Biology. 25 Feb 2016. DOI: http://dx.doi.org/10.1186/s13059-016-0883-6
Científicos iberoamericanos descifran el genoma de la judía o el frijol mesoamericano
- Un equipo de científicos iberoamericano descifra el genoma de la judía mesoamericana, o judía común, coincidiendo con la celebración del Año Internacional de los Legumbres.
- Secuenciar un fuente de proteínas de origen vegetal tan importante en todo el mundo como es la judía será clave no sólo para mejorar la producción de esta legumbre, sino también para una mejor conservación de las variedades genéticas iberoamericanas.
- El hallazgo se publica hoy 25 de febrero de 2016 en la revista Genome Biology.
El cultivo de las judías o frijoles (Phaseolus) es uno de los más antiguos del mundo. Las judías se domesticaron en América hace miles de años, y junto con el maíz y la yuca, han sido esenciales en todo el mundo. Según la Organización para la Agricultura y la Alimentación (FAO), la judía común es uno de los legumbres más relevantes en cuanto a su consumo. Representa el 50% de todas las legumbres que se consumen en el mundo y es un producto de gran importancia en la dieta de más de 500 millones de personas. Se cultiva en América Latina, África, Oriente Medio, China, Europa, EE.UU. y Canadá. Las Naciones Unidas ha declarado el año 2016 como Año Internacional de las Legumbres (http://www.fao.org/pulses-2016/en/) para aumentar la conciencia pública sobre los beneficios nutricionales de las legumbres, como parte de la producción sostenible de alimentos dirigida a la seguridad alimentaria y la nutrición.
Hoy, un equipo internacional de investigadores de Argentina, Brasil, México y España a iniciativa del Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo (CYTED), ha descifrado el genoma de la judía común o mesoamericana (Phaseolus vulgaris). El descubrimiento se publica en la última edición de la revista Genome Biology. El proyecto ha sido co-liderado por Alfredo Herrera-Estrella del Laboratorio Nacional de Genómica para la Diversidad en Irapuato, México; Roderic Guigó, coordinador del programa de Bioinformática y Genómica en el Centro de Regulación Genómica en Barcelona y profesor en la Universidad Pompeu Fabra; y Toni Gabaldón, profesor de investigación ICREA y jefe de grupo en el Centro de Regulación Genómica.
El genoma contiene la información hereditaria presente en todas las células de los organismos vivos y determina las características biológicas. La investigación sistemática del genoma de las plantas ayudará a mejorar las aproximaciones tradicionales y biotecnológicas en la agricultura. También contribuirá a mejorar los cultivos en algunas características clave como son la resistencia a la sequía o la calidad nutricional de las semillas comestibles, así como ampliará las posibilidades de uso de estos cultivos no sólo como alimento sino también en la industria.
El equipo PhasibeAm seleccionó para este proyecto un tipo de judía mesoamericana específico -BAT93- por ser uno de los más importantes a la hora de generar las variedades que actualmente más se utilizan en el mercado. El equipo estableció una sólida plataforma tecnológica que culminó con la secuenciación y el ensamblaje de los 620 millones de pares de bases que forman el genoma. Es decir, fueron capaces de leer y ordenar lo que sería equivalente a las "letras" del genoma. Como resultado, se identificaron un total de 30.491 genes. Los científicos también analizaron los patrones de expresión de estos genes, lo que significa que estudiaron "cuándo" y "dónde" estos genes son funcionales y están activos. Asimismo, también observaron y determinaron eventos que han sido cruciales durante la evolución y han llevado a la planta de la judía a ser tal como la conocemos hoy en día.
"La secuencia del genoma de la judía, tanto de la variedad Andina, que se secuenció previamente, como de la mesoamericana, contribuirán de forma definitiva en la identificación de genes implicados en la resistencia a enfermedades, la sequía y la tolerancia a la sal, la fijación de nitrógeno, la formación de las células reproductoras y calidad de la semilla, entre otras mejoras," afirma Roderic Guigó, coordinador del programa de Bioinformática y Genómica del Centro de Regulación Genómica en Barcelona, España. En una segunda fase del proyecto, se secuenció el genoma de, al menos, una docena de otras variedades de judías y algunos de sus parientes cercanos. Ello permitirá la identificación de genes relacionados con la domesticación. "Este es un ejemplo de cómo la bioinformática y la secuenciación del genoma contribuyen en la obtención de variedades de mayor calidad y más productivas de un cultivo que se ha convertido en esencial para el consumo humano,” añade Alfredo Herrera-Estrella, jefe del grupo de Expresión Génica y Desarrollo de Hongos en el Laboratorio Nacional de Genómica para la Biodiversidad en Irapuato, México.
El proyecto PhasIbeAm, que acaba de secuenciar la judía mesoamericana común, se inició en 2009 por el Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo (CYTED), con el objetivo principal de impulsar los programas de mejora de especies que conducen a las variedades más productivas y una conservación más racional de la reserva genética mesoamericana. El presupuesto total del proyecto fue de 2.482.000 dólares (USD) que fue financiado por el Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva (MINCyT) de Argentina, el Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq) de Brasil, el Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO) de España, el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT) de México, y el Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo (CYTED).
Vlasova et al. “Genome and transcriptome analysis of the Mesoamerican common bean and the role of gene duplications in establishing tissue and temporal specialization of genes”. Genome Biology. 25 Feb 2016. DOI: http://dx.doi.org/10.1186/s13059-016-0883-6
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