Investigadores de Chile, Bolivia y Argentina se unieron para caracterizar especies de Juglans nativas que viven hace cientos de años en grandes bosques, aportando a re-valorización y protección.

 

En las laderas húmedas y en los valles de altura de la cordillera andina de Bolivia y el noroeste de Argentina, crecen árboles ancestrales que la ciencia acaba de mapear con precisión inédita. No se trata de los nogales comerciales (Juglans regia) que se cultivan en Chile, sino que de especies silvestres, comúnmente conocidos como “nogales criollos” o “coquitos”. Estas especies se destacan, pues han sido capaces de resistir condiciones climáticas extremas y aislamientos geográficos de miles de años, y descifrar el mapa de su ADN no fue una tarea sencilla.

 

El trabajo se inició con una exploración botánica y colaboración internacional que unió a investigadores de Chile, Argentina y Bolivia bajo el alero del Centro Fruticultura Sur y en específico de su Proyecto “Mejoramiento genético de patrones de nogal para una fruticultura moderna”, que es liderado por la Universidad de Chile (UCHILE) y cuyo estudio fue llevado a cabo por el Centro de Estudios Avanzados en Fruticultura (CEAF). Por parte de Argentina, se colaboró con investigadores de la Universidad Nacional de Córdoba, mientras que desde Bolivia se contó con especialistas de la Universidad Católica Boliviana San Pablo y del Museo Nacional de Historia Natural.

 

El académico de UCHILE y Director del Proyecto, Dr. Rodrigo Infante, explica que esta colaboración nace porque el germoplasma nativo de la familia de Junglans regia que se encuentra en Argentina y Bolivia “nunca se ha utilizado en estudios profundos de genética, ni se ha visto su potencial”, por lo que “generar estas colaboraciones, de las cuales se tiene poca experiencia, con nuestros vecinos, es de alto valor para esta investigación sobre germoplasma nativo de América Latina”. Por su parte, la Investigadora de CEAF y Subdirectora del Proyecto, Dra. Verónica Guajardo, explica que “existe este eslogan de ‘conocer para proteger’, pero para que tú puedas proteger una especie vegetal primero tienes que saber dónde está y sí está relacionada con otras que estén cerca”, por lo que “generar esta información sobre nogales, y cualquier otra especie vegetal, que crece en condiciones climáticas extremas y muy distintas a las nuestras (Chile) es biológicamente muy valioso”. Puedes descarga el artículo completo aquí.

 

La travesía en el terreno

El punto de partida de esta investigación estuvo marcado por la complejidad del territorio. A diferencia de otros muestreos agrícolas, estos nogales nativos – pertenecientes a las especies J. australis y J. boliviana – no se encuentran al borde de rutas pavimentadas. Los investigadores en Bolivia y Argentina debieron internarse en sectores rurales profundos, comunidades indígenas y zonas montañosas de gran altitud y humedad.

 

Un desafío fue ganar la confianza de los habitantes locales, pues ellos serían quienes guiarían a los investigadores a localizar en los cerros los ejemplares más antiguos y aislados de estos árboles. De cada ejemplar seleccionado, el equipo extrajo delicadamente muestras de hojas frescas. El investigador asociado al Museo de Historia Natural de Bolivia, el Dr. Ariel Ayma, colectó y exportó las muestras. Mencionó acerca del estudio, “el trabajo significó recorrer varias comunidades indígenas quechuas, pues son ellos la principal fuente de conocimiento para identificar a los árboles de nogales silvestres, sin ellos, no hubiera sido posible encontrar los árboles”. Agregó “Los habitantes de la comunidad te reciben en su hogar, te cuentan historias de uso de los nogales, y te ayudan a encontrar los árboles. Muchos de ellos cuidan los árboles de nogales porque consumen sus nueces”.

 

Para que estas hojas colectadas pudieran soportar el largo viaje transfronterizo hacia los laboratorios del CEAF, en la Región de O’Higgins en Chile, sin pudrirse ni perder su material genético, los investigadores aplicaron una técnica de conservación inmediata en terreno, deshidratando el material vegetal en pequeñas bolsas con sílica gel. Así, lo que viajó por el continente no fueron plantas vivas, sino que hojas secas y perfectamente preservadas en su estructura celular. “Frecuentemente se asocia la ciencia con estar encerrados en un laboratorio con tubos de ensayo, pero este proyecto implicó una tremenda logística humana en el territorio”, indica la Dra. Guajardo.

 

El ADN revela la identidad

Una vez que las hojas deshidratadas llegaron al laboratorio de Mejoramiento Genético de CEAF, el equipo liderado por la Dra. Verónica Guajardo, comenzó el minucioso proceso técnico cuyo objetivo final era extraer el ADN puro. Para ello se trituró el material seco y se aplicó un innovador sistema de “filtros” moleculares para resolver una confusión taxonómica histórica, ya que visualmente estos árboles cambian mucho según el ambiente en el que crecen.

 

En lugar de secuenciar a ciegas el genoma completo de las 98 accesiones recolectadas, se implementó una estrategia/metodología de análisis en varias capas:

  • Análisis HRM (High-Resolution Melting): Esta técnica actúa como un filtro térmico rápido, al calentar gradualmente las muestras de ADN, los científicos miden la temperatura exacta a la que se separan sus cadenas. Como las distintas especies tienen sutiles diferencias en su secuencia de ADN, se generan curvas que generan un perfil único para cada especie analizada.
  • Código de Barras de ADN (Barcoding): Utilizando regiones específicas de genes, el laboratorio generó una especie de código de barras genético, permitiendo asignar e identificar taxonómicamente, y de forma infalible a qué sección botánica correspondía cada muestra.
  • Marcadores de Microsatélites (SSR): Finalmente, mediante el uso de 17 marcadores de microsatélites, el equipo analizó las regiones más variables del ADN para obtener la huella genética de cada árbol.

 

“El cambio climático nos está obligando a buscar respuestas fuera de nuestras fronteras agrícolas tradicionales. Ahora podemos saber qué árboles podrían guardar información genética de resistencia a distintos climas, por los lugares donde crecen. El paso siguiente podría ser la utilización de polen de este material vegetal para realizar cruzamientos controlados y desarrollar portainjertos que podrían aportar a la fruticultura del futuro”, explica la Dra. Guajardo.

 

Tres mundos genéticos cruzando fronteras

Los resultados moleculares arrojaron datos definitivos sobre la estructura de estos bosques. Los softwares genéticos determinaron con absoluta claridad la existencia de tres linajes o poblaciones principales: Juglans boliviana – concentrado principalmente en las regiones bolivianas de Cochabamba y Santa Cruz -;  Juglans australis – una población que demuestra que la naturaleza no entiende de fronteras, uniendo genéticamente a los nogales del sur de Bolivia en Chuquisaca, con las poblaciones del noroeste argentino en Jujuy y Salta y el linaje introducido – muestras que evidenciaron la presencia de plantas híbridas en colecciones de nogal establecidas en Argentina.

 

Esta investigación no solo aporta la primera evidencia molecular robusta para diferenciar y proteger legalmente a las especies J. australis y J. boliviana, sino que abre una ventana para el futuro de la agricultura frente al cambio climático. Al haber evolucionado en entornos tan diversos y hostiles, estos nogales silvestres guardan en sus genes el secreto de la resiliencia: la capacidad de tolerar el estrés hídrico, las fluctuaciones extremas de temperatura y los patógenos del suelo. El Dr. Infante destaca que el estudio sobre la diversidad genética “de estos germoplasmas recolectados en los países vecinos, nos permite conocer los genes que están relacionados con ciertos fenotipos, como por ejemplo los patrones tolerantes a fitóftora, para desarrollar más portainjertos que tengan estas características de resistencia, y tolerancia a este tipo de suelo”.

 

Para el Dr. Ariel Ayma fue “una gran satisfacción, haber colaborado con colegas de Argentina y de Chile, pues contar con un mapa genético ayuda a descubrir la gran diversidad genética de nogales existentes en Bolivia y Argentina, lo que abre oportunidades con fines de conservación de los bosques, pero también para proyectar oportunidades económicas para las comunidades campesinas y reducir los niveles de pobreza”.

 

Por su parte, la Dra. Guajardo concluye “uno de los logros importantes de este trabajo es la colaboración internacional, donde nosotros acá en el laboratorio realizamos toda la parte técnica del análisis genético, pero fue vital la recolección de las muestras realizadas por investigadores en Bolivia y Argentina, pues dieron origen a este estudio”.

 

Agradecimientos: Gabriela Cortés, Periodista del Centro de Estudios Avanzados en Fruticultura.

 

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Para más información acerca del Programa PTEC66647 Centro Fruticultura Sur contactar a Claudia Jorquera claudiajorquera@uchile.cl o Alejandra Vinagre maria.vinagre@uchile.cl