Manual sobre Técnicas Moleculares - Centro Jardín Botánico de ...

Manual sobre Técnicas Moleculares - Centro Jardín Botánico de ... Manual sobre Técnicas Moleculares - Centro Jardín Botánico de ...

botanica.ciens.ula.ve
from botanica.ciens.ula.ve More from this publisher
19.06.2013 Views

Marcadores moleculares y su aplicación a la taxonomía de las plantas Una de las primeras preguntas que podemos hacernos al emprender el estudio de las tecnologías moleculares es ¿Qué son los marcadores moleculares? Varias respuestas podrían contestar a esta cuestión: - Los marcadores moleculares son huellas genómicas específicas de un taxón originadas por mutaciones en su ADN - Los marcadores moleculares permiten calcular la variabilidad genética de las poblaciones y estimar su dinamismo genético - Diferentes regiones del genoma proporcionan distintos tipos de marcadores útiles para la identificación de taxones que no pueden ser caracterizados por métodos convencionales (p.e. morfológicos) - La historia evolutiva de grupos de taxones, el origen de los linajes, y sus relaciones de parentesco se reconstruyen mayoritariamente a partir de distintos tipos de marcadores moleculares. Antes de introducirnos en el mundo de las tecnologías moleculares es preciso indicar que estas técnicas modernas constituyen una herramienta más a emplear en los estudios sistemáticos de las plantas, siendo complementarias a otras más clásicas, tales como las basadas en la morfología, la cariología, la fisiología, o la biología del desarrollo. Por sus especiales propiedades analíticas las técnicas moleculares pueden proporcionar un alto número de caracteres, ampliando así notablemente la base de datos sobre la que se fundamenta el estudio del grupo de plantas de nuestro interés. Es especialmente importante la información previa que el taxónomo tenga sobre el grupo en estudio en cuestión; cuanto mayor sea ese conocimiento más fácil le resultará la selección de la molécula y de la técnica adecuadas para su estudio molecula r y más correctamente podrá interpretar los resultados de sus análisis. Los problemas sistemáticos con que se enfrentan los taxónomos que estudian las plantas son de diversa índole. Uno de los principales consiste en establecer la identidad y los límites jerárquicos de los taxones, especialmente a nivel específico e infraespecífico (especies, subespecies, variedades, formas, u ecotipos), para esta finalidad han sido empleados distintos tipos de marcadores moleculares. Otros eventos que han experimentado las plantas, que dificultan su estudio taxonómico y evolutivo, son los relativos a los fenómenos de hibridación e introgresión (reticulación), a la aparición de razas o de nuevos taxones poliploides, al mantenimiento de microespecies mediante sistemas de reproducción asexual, y a distintos casos de plasticidad fenotípica como respuesta o adaptación a distintos factores abióticos. Para algunos de estos casos los marcadores moleculares aportan también una extensa fuente de datos que puede ayudar a resolver el tratamiento taxonómico de los elementos implicados. Por último, como ya 6

hemos indicado anteriormente, los marcadores moleculares obtenidos de los estudios comparativos de las secuencias de ADN constituyen la base de datos principal sobre la que se apoyan las reconstrucciones filogenéticas actuales de la práctica totalidad de los grupos vegetales. Dada la importancia creciente que los estudios de conservación de las floras autóctonas están teniendo en la mayoría de los países, los marcadores moleculares presentan una vertiente aplicada, como fuente de apoyo a tales estudios de conservación. Los marcadores moleculares aportan un contingente de datos importante para el conocimiento de la biodiversidad vegetal, en especial en lo referente a endemismos locales, en relación con sus parientes evolutivos más próximos, y en especies raras y amenazadas, examinadas desde un contexto global y particular. Además de contribuir a la caracterización taxonómica y a los estudios filogenéticos de estas especies, los marcadores moleculares proporcionan las mejores fuentes de datos fenotípicos y genotípicos sobre los que se sustentan los cálculos de los parámetros genético-poblacionales que permiten establecer estimaciones sobre la variabilidad genética y el flujo génico actual de las poblaciones y su potencial dinamismo genético poblacional en el futuro. Estos índices genéticos conforman una base empírica esencial sobre la que se basan las medidas a adoptar en la protección de las plantas endémicas o amenazadas comprendidas en lo s distintos programas conservacionistas . Biomoléculas Las moléculas objeto de estudio en las investigaciones de biología molecular de plantas son los denominados metabolitos primarios, es decir, los ácidos nucleicos (ADN, ARN) y sus productos de expresión primaria (proteínas). Los ácidos nucleicos son las moléculas que contienen la información genética codificada en su secuencia de nucleótidos (ADN) o que sirven de transmisores de dicha información para la síntesis de las proteínas (ARN mensajeros, con la participación de ARN ribosomales y de ARN transferentes). Las proteínas son el resultado de la expresión de determinados genes a lo largo, o en determinados momentos, de la vida de las plantas. El orden cronológico de estudio de estas moléculas, en su aspecto taxonómico y evolutivo, comienza con las proteínas, en particular con las formas o variantes de aquellas proteínas que son catalizadores biológicos, conocidas como isoenzimas o, más propiamente llamadas, aloenzimas. Los estudios isoenzimáticos adquirieron un gran auge en la década de los años 60, tanto por su utilidad como marcadores moleculares identificadores de taxones, como por los estudios genético-poblacionales que se desarrollaron con estas variantes alélicas en determinadas especies vegetales. Su utilización persiste hasta hoy día, especialmente en lo relativo a su aplicación a los estudios genéticos de las poblaciones. Estas moléculas serán explicadas con más detalle en un capítulo siguiente. El segundo tipo de metabolito primario en ser estudiado con fines taxonómicos fue el ARN. Los ácidos ribonucleicos, más concretamente los ARN mensajeros que transmiten codificada la información genética en su secuencia de nucleótidos desde el ADN a las 7

Marcadores moleculares y su aplicación a la taxonomía <strong>de</strong> las plantas<br />

Una <strong>de</strong> las primeras preguntas que po<strong>de</strong>mos hacernos al empren<strong>de</strong>r el estudio <strong>de</strong> las<br />

tecnologías moleculares es ¿Qué son los marcadores moleculares?<br />

Varias respuestas podrían contestar a esta cuestión:<br />

- Los marcadores moleculares son huellas genómicas específicas <strong>de</strong> un taxón originadas<br />

por mutaciones en su ADN<br />

- Los marcadores moleculares permiten calcular la variabilidad genética <strong>de</strong> las<br />

poblaciones y estimar su dinamismo genético<br />

- Diferentes regiones <strong>de</strong>l genoma proporcionan distintos tipos <strong>de</strong> marcadores útiles para<br />

la i<strong>de</strong>ntificación <strong>de</strong> taxones que no pue<strong>de</strong>n ser caracterizados por métodos<br />

convencionales (p.e. morfológicos)<br />

- La historia evolutiva <strong>de</strong> grupos <strong>de</strong> taxones, el origen <strong>de</strong> los linajes, y sus relaciones <strong>de</strong><br />

parentesco se reconstruyen mayoritariamente a partir <strong>de</strong> distintos tipos <strong>de</strong> marcadores<br />

moleculares.<br />

Antes <strong>de</strong> introducirnos en el mundo <strong>de</strong> las tecnologías moleculares es preciso indicar que<br />

estas técnicas mo<strong>de</strong>rnas constituyen una herramienta más a emplear en los estudios<br />

sistemáticos <strong>de</strong> las plantas, siendo complementarias a otras más clásicas, tales como las<br />

basadas en la morfología, la cariología, la fisiología, o la biología <strong>de</strong>l <strong>de</strong>sarrollo. Por sus<br />

especiales propieda<strong>de</strong>s analíticas las técnicas moleculares pue<strong>de</strong>n proporcionar un alto<br />

número <strong>de</strong> caracteres, ampliando así notablemente la base <strong>de</strong> datos <strong>sobre</strong> la que se<br />

fundamenta el estudio <strong>de</strong>l grupo <strong>de</strong> plantas <strong>de</strong> nuestro interés. Es especialmente importante<br />

la información previa que el taxónomo tenga <strong>sobre</strong> el grupo en estudio en cuestión; cuanto<br />

mayor sea ese conocimiento más fácil le resultará la selección <strong>de</strong> la molécula y <strong>de</strong> la<br />

técnica a<strong>de</strong>cuadas para su estudio molecula r y más correctamente podrá interpretar los<br />

resultados <strong>de</strong> sus análisis.<br />

Los problemas sistemáticos con que se enfrentan los taxónomos que estudian las plantas<br />

son <strong>de</strong> diversa índole. Uno <strong>de</strong> los principales consiste en establecer la i<strong>de</strong>ntidad y los<br />

límites jerárquicos <strong>de</strong> los taxones, especialmente a nivel específico e infraespecífico<br />

(especies, subespecies, varieda<strong>de</strong>s, formas, u ecotipos), para esta finalidad han sido<br />

empleados distintos tipos <strong>de</strong> marcadores moleculares. Otros eventos que han<br />

experimentado las plantas, que dificultan su estudio taxonómico y evolutivo, son los<br />

relativos a los fenómenos <strong>de</strong> hibridación e introgresión (reticulación), a la aparición <strong>de</strong><br />

razas o <strong>de</strong> nuevos taxones poliploi<strong>de</strong>s, al mantenimiento <strong>de</strong> microespecies mediante<br />

sistemas <strong>de</strong> reproducción asexual, y a distintos casos <strong>de</strong> plasticidad fenotípica como<br />

respuesta o adaptación a distintos factores abióticos. Para algunos <strong>de</strong> estos casos los<br />

marcadores moleculares aportan también una extensa fuente <strong>de</strong> datos que pue<strong>de</strong> ayudar a<br />

resolver el tratamiento taxonómico <strong>de</strong> los elementos implicados. Por último, como ya<br />

6

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!