Los genomas de dos especies importantes de calabaza, Cucurbita maxima y Cucurbita moschata, han sido secuenciados, revelando una historia evolutica poco común.

"Las calabazas se utilizan como alimento básico en muchos países en desarrollo y se cultivan en todo el mundo por sus usos culinarios y ornamentales", dijo Zhangjun Fei, profesor asociado del Instituto Boyce Thompson, profesor adjunto de patología vegetal de Cornell y autor principal del artículo. Más de dos tercios de las calabazas, calabazas y calabazas del mundo se producen solo en Asia.

Los investigadores secuenciaron las dos especies diferentes de calabaza para comprender mejor sus características deseables contrastantes: Cucurbita moschata es conocida por su resistencia a enfermedades y otras tensiones, como temperaturas extremas, mientras que C. maxima es mejor conocida por su calidad y nutrición de frutas.

Además, el híbrido de estas dos especies, llamado 'Shintosa' tiene una tolerancia al estrés incluso mayor que C. moschata, y se usa a menudo como patrón para otros cultivos de cucurbitáceas, como la sandía, el pepino y el melón. Los productores cortan las plántulas de calabaza de sus raíces, y fusionan los tallos de otras cucurbitáceas, dándoles raíces fuertes y resistentes para que crezcan.

Una vez descifradas, las secuencias del genoma son un recurso importante para la investigación científica adicional y la cría de cultivos de Cucurbita. Al analizar los genomas, los investigadores podrán identificar muchos genes asociados con los rasgos deseables de la calabaza y comprender mejor la genética detrás de los fenotipos extremos del híbrido 'Shintosa'.

Las secuencias del genoma de la calabaza de alta calidad conducirán a una disección más eficiente de la genética que subyace en los rasgos agronómicos importantes, acelerando así el proceso de mejora de la calabaza", dijo Fei.

En el mundo de las cucurbitáceas, esto significa una crianza más rápida para resistir enfermedades como la marchitez por fusarium o el mildiu polvoroso, esa película blanca que muchos jardineros pueden encontrar matando sus hojas de calabaza o mejorando la producción de carotenoides, los pigmentos anaranjados asociados con la salud ocular, entre otros beneficios .

Si bien el objetivo final de la secuenciación del genoma es poder vincular genes específicos con los rasgos que controlan, los resultados de la secuenciación de la calabaza también revelaron una historia evolutiva interesante para las especies de Cucurbita.

Las cucuritas tienen genomas grandes con 20 pares de cromosomas, en comparación con los 11 de sandía o pepino 7. Esta fue la primera pista de que el genoma de la calabaza se había expandido hace mucho tiempo. Al comparar las secuencias del genoma de Curcurbita con las de otras cucurbitáceas, los investigadores descubrieron que el genoma de la calabaza es en realidad una combinación de dos genomas antiguos, por lo que es un paleotetraploide.

Aunque la calabaza se considera diploide hoy, lo que significa que tiene solo dos copias de cada cromosoma, el análisis de la secuencia del genoma reveló que hace entre 3 y 20 millones de años, dos especies ancestrales diferentes combinaron sus genomas para crear un allotetraploide, una nueva especie con cuatro (tetra) copias de cada cromosoma, de dos especies diferentes (alo).

Normalmente, después de que se forma un allotetraploide, el genoma experimentará una reducción de tamaño y la pérdida de genes, transformando finalmente la nueva especie en un diploide. Algunas veces, uno de los genomas contribuyentes dominará sobre los otros para retener más genes, un fenómeno observado en el maíz y el algodón.

Curiosamente, para las calabazas este no fue el caso. El antiguo alotetraploide Cucurbita perdió sus genes duplicados al azar de los dos diploides contribuyentes. Además, el cromosoma ancestral permaneció en gran parte intacto, dejando a la calabaza moderna con dos subgéneros que representan las especies antiguas que contribuyeron al paleotetraploide.