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Proyecto H2020 G2P-SOL: Vinculación de recursos genéticos, genomas y fenotipos de cultivos de solanáceas.

  • Tipo Proyecto
  • Status Completado
  • Ejecución 2016 -2021
  • Presupuesto asignado 6.891.265,00 €
  • Alcance Europeo
  • Principal fuente de financiación H2020
  • Sitio web del proyecto Proyecto G2P-SOL
Descripción

G2P-SOL es una alianza de investigación que reúne a los principales repositorios europeos e internacionales de germoplasma con instituciones públicas y privadas dedicadas a la genómica, el fenotipado y el mejoramiento de los cuatro principales cultivos de solanáceas: patata, tomate, pimiento y berenjena. Estos cuatro cultivos representan el 66 % del valor de la producción hortícola europea, y el consorcio cuenta con más de 65 000 accesiones disponibles. Mediante el aprovechamiento de la biodiversidad global disponible, nuevos conceptos de genotipado y fenotipado, y herramientas de análisis de datos, el proyecto G2P-SOL vinculará el código genético subyacente a la biodiversidad de las solanáceas con las características que mejoran la productividad, la adaptación y la salud humana. Al facilitar el acceso de los usuarios finales a esta información, se incrementará el conocimiento de la diversidad disponible y se estimulará su uso en programas de mejoramiento, lo que se traducirá en cadenas de producción diversificadas. Los fenotipos y rasgos del material conservado en colecciones europeas e internacionales importantes se describirán utilizando términos ontológicos comunes desarrollados en este proyecto. 

Esta información se alojará en una plataforma de software de código abierto, lo que permitirá una fácil interacción con las plataformas existentes para la catalogación de germoplasma. G2P-SOL desarrollará valores compartidos en ciencia y educación en las siguientes áreas:

  • Definición y mantenimiento de acervos genéticos para el mejoramiento de cultivos. 
  •  Datos fenómicos y genómicos: generación, análisis, almacenamiento y vinculación con bancos de genes. 
  • Premejoramiento y mejora del germoplasma.
  • Capacitación, talleres y divulgación pública. G2P-SOL redefinirá cómo gestionar y organizar los recursos genéticos y la información genómica y fenómica vinculada de una manera que los haga accesibles a naturalistas, genetistas y mejoradores para la conservación, la investigación científica y el mejoramiento en la era posgenómica, en cumplimiento con los objetivos del Tratado Internacional sobre los Recursos Fitogenéticos y el Protocolo de Nagoya.
Descripción de actividades

Inventario y conservación: Se ha desarrollado un sistema común de descriptores para los cuatro cultivos. Se han recopilado los datos de pasaporte y fenotípicos existentes, incluyendo imágenes, para aproximadamente 55.000 accesiones de los cuatro cultivos, como se detalla en la Tabla 1: Todos los datos se han cargado en la pasarela G2P-SOL (http://www.g2p-sol.eu/G2P-SOL-gateway.html) y son de acceso público para todos los usuarios desde el 1 de enero de 2020. Descripción y evaluación Se han optimizado protocolos de genotipado de baja densidad, capaces de puntuar de 2.000 a 5.000 loci genéticos, y se han utilizado para genotipar aproximadamente 38.000 accesiones y líneas de premejora de los cuatro cultivos, como se detalla en la Tabla 2. Los datos se han añadido a la pasarela G2P-SOL. 

Los datos del pimiento son públicos, los de los otros tres cultivos se harán públicos tras la publicación de los artículos relativos. Cinco colecciones núcleo (tomate, berenjena, pimiento, papas sudamericanas y europeas), compuestas por 300-400 individuos cada una y que representan la diversidad global o (en el caso de la papa) regional de estos cultivos, se han construido sobre la base de parámetros fenotípicos y los datos de genotipado de baja densidad, y se distribuyeron a los socios de fenotipado. Se han realizado al menos dos ensayos de campo/cultivo para las cinco colecciones núcleo. El fenotipado se ha realizado utilizando protocolos comunes y se ha completado el perfil metabólico para tomate, berenjena y pimiento. También se han realizado ensayos para caracteres seleccionados de resistencia al estrés biótico/abiótico. Las colecciones núcleo de tomate y berenjena se han resecuenciado a una profundidad de 20x, mientras que las de papa y pimiento se han sometido a genotipado de alta densidad. Además, 16 genotipos de pimiento, 47 accesiones silvestres de berenjena, 30 de papa y 42 de tomate se resecuenciaron a una profundidad de 20x-40x, para un total de más de 5 terabases. La resecuenciación de las colecciones centrales de tomate y berenjena generó, respectivamente, 30,1 millones y 51,6 millones de polimorfismos de un solo nucleótido (SNP), de los cuales, tras el filtrado, 1,02 millones y 1,32 millones se utilizaron para el mapeo de asociaciones genómicas. El número de SNP fue mucho menor en el pimiento y la patata, sometidos a GBS (Tabla 3). 

Estos SNP se utilizaron junto con decenas (patata) o centenas (tomate, berenjena, pimiento) de caracteres medidos en las colecciones centrales para estudios de asociación genómicas, generando miles de asociaciones SNP/caracteres altamente significativas. Pre-mejoramiento. Más de 50 poblaciones segregantes de los cuatro cultivos, derivadas de cruces intra o interespecíficos, están siendo evaluadas para una variedad de nuevos rasgos relacionados con la calidad y la resistencia a enfermedades. 

Un número de rasgos agronómicos conocidos han sido introgresados en un nuevo germoplasma de élite en una primera ola de premejoramiento, y un número de nuevos rasgos han sido validados para su uso en una segunda ola de premejoramiento, como se detalla a continuación. El número de estos rasgos está muy por encima de los 2-3 rasgos/cultivo que se planearon inicialmente. Berenjena: conocido 6; nuevo 11; Pimiento: conocido 6; nuevo 7; Tomate: conocido 8; nuevo 3; Papa: conocido 3; nuevo 4. (Tabla 4). Difusión, valorización y capacitación Los resultados del proyecto han sido difundidos, hasta ahora, a través de 69 comunicados de prensa, la participación en 36 conferencias/talleres/eventos científicos y 52 artículos científicos revisados por pares y de acceso abierto. Puede consultar una lista de todas las publicaciones en el sitio web de G2P-SOL ( http://www.g2p-sol.eu/Publications.html ). Se han organizado dos cursos de formación inicial sobre el uso de recursos genéticos, en Hyderabad (India) y Lima (Perú), respectivamente, y dos cursos de formación avanzada en Wageningen (Países Bajos) y en línea. El taller final del proyecto ( http://www.g2p-sol.eu/G2P%2DSOL%2DFinal%2DWorkshop.html ) atrajo a más de 1000 participantes de 61 países (Figura 1). La cuenta de Twitter del proyecto (@solgenetics) cuenta con más de 300 seguidores.

Descripción contextual

G2P-SOL busca aprovechar al máximo las semillas de decenas de miles de accesiones genéticas de los cuatro principales cultivos alimentarios de solanáceas (papa, tomate, pimiento y berenjena) almacenadas en bancos de germoplasma de todo el mundo. Comprender y utilizar esta diversidad genética es clave para la sostenibilidad de la agricultura ante un entorno cambiante y la aparición de nuevas plagas y enfermedades. 

Actualmente, esto se ve obstaculizado por la escasa información pública disponible sobre la variabilidad de las colecciones conservadas en diferentes bancos de germoplasma. Para dar a conocer la diversidad disponible y estimular su uso en programas de mejoramiento genético, G2P-SOL quiere poner a disposición del público general, científicos y mejoradores todo el material genético almacenado actualmente en los bancos de germoplasma, así como la información fenotípica y genética asociada. Los principales objetivos del proyecto son: Inventario y conservación. 

Las accesiones de patata, tomate, pimiento, berenjena y sus parientes silvestres presentes en bancos de germoplasma clave europeos e internacionales se catalogarán para un uso más amplio en la agricultura y el mejoramiento genético. En el proyecto, se establecerá una red de repositorios donde se conservará y distribuirá el germoplasma a las partes interesadas que lo soliciten. Además, se implementará un portal web G2P-SOL, donde la información estará disponible de forma centralizada, unificada, sistematizada y fácil de usar. Descripción y evaluación: G2P-SOL evaluará las relaciones genéticas, los niveles de diversidad y el grado de duplicación en las colecciones, y establecerá colecciones núcleo mundiales que representen una gran parte de la variación genotípica y fenotípica global para cada uno de los cuatro cultivos. Las colecciones núcleo se caracterizarán según sus características agronómicas y de calidad de frutos/tubérculos, sus perfiles metabólicos y su respuesta a un conjunto de estreses bióticos y abióticos. Premejoramiento: Se introducirán características importantes relacionadas con la resistencia a patógenos, plagas y estreses abióticos, así como el rendimiento y la calidad, provenientes de germoplasma silvestre no adaptado, en germoplasma de élite adaptado a las condiciones de campo y a los sistemas alimentarios. 

Estas nuevas fuentes de variación se utilizarán para el fenotipado y el genotipado. Se pondrá a disposición material de élite para el premejoramiento y para los usuarios finales. Difusión, valorización y capacitación. Todos los datos y el germoplasma recopilados y producidos durante el proyecto se pondrán a disposición del público a través del portal G2P-SOL. Los socios intersectoriales de G2P-SOL organizarán talleres y cursos de capacitación dirigidos a asociaciones de criadores y agricultores de los sectores público y privado, con el fin de promover la inclusión del material genético y los nuevos conocimientos.

Objetivos

G2P-SOL es una alianza de investigación que reúne a los principales repositorios europeos e internacionales de germoplasma con instituciones públicas y privadas activas en genómica, fenotipado y mejoramiento de los cuatro principales cultivos de solanáceas: patata, tomate, pimiento y berenjena. Estos cuatro cultivos constituyen el 66% del valor de la producción hortícola europea y más de 65.000 muestras están disponibles dentro del consorcio. 

Aprovechando la biodiversidad global disponible, nuevos conceptos de genotipado y fenotipado y herramientas de análisis de datos, el proyecto G2P-SOL vinculará el código genético que subyace a la biodiversidad de las solanáceas con los rasgos que mejoran la productividad, la adaptación y la salud humana. Al hacer que esta información sea accesible a los usuarios finales, se aumentará el conocimiento de la diversidad disponible y se estimulará el uso de esta diversidad genética en programas de mejoramiento, lo que resultará en cadenas de producción diversificadas. 

Los fenotipos y características del material conservado en las principales colecciones europeas e internacionales se describirán utilizando términos ontológicos comunes desarrollados en este proyecto y esta información se alojará en una plataforma de software de código abierto, lo que permitirá una fácil interfaz con las plataformas existentes para la catalogación de germoplasma. G2P-SOL desarrollará valores compartidos en ciencia y educación en las siguientes áreas: 

  1. Definición y mantenimiento de reservas genéticas para el mejoramiento de cultivos.
  2. Datos fenómicos y genómicos: generación, análisis, almacenamiento y vinculación con bancos de genes.
  3. Premejoramiento y mejoramiento de germoplasma.
  4. Capacitación, talleres y divulgación pública. G2P-SOL redefinirá cómo gestionar y organizar los recursos genéticos y la información genómica y fenómica vinculada de una manera que los haga accesibles a naturalistas, genetistas y criadores para su conservación, investigación científica y mejoramiento en la era posgenómica, de conformidad con los objetivos del Tratado Internacional sobre Recursos Fitogenéticos y el Protocolo de Nagoya.
Información adicional

La información fenotípica y de pasaporte preexistente recopilada, la nueva información genotípica y fenotípica generada, y los nuevos rasgos validados constituyen el mayor conjunto de datos de este tipo, financiado con fondos públicos, sobre cultivos de solanáceas, y se organizan en una plataforma intuitiva.

 Este conjunto de datos y esta plataforma incrementarán considerablemente el valor de las colecciones de germoplasma, promoviendo el uso de germoplasma biodiverso por parte de todos los usuarios, incluidas las pymes y los fitomejoradores del sector público.

Coordinadores
  • AGENZIA NAZIONALE PER LE NUOVE TECNOLOGIE, L'ENERGIA E LO SVILUPPO ECONOMICO SOSTENIBILE (ENEA)