La Jornada se organiza en el marco de las actividades de RedVitis, Red de Excelencia para la Investigación en Viticultura, financiada por el MINECO.

A lo largo de la jornada se abordaron cuestiones como el genoma de referencia de la vid; la variación en la secuencia genómica; la transcriptómica, principio y aplicaciones; el análisis genético y cuantitativo; fenómica y asociación genética; metabolómica; y la biología de sistemas.

RedVitis: ¿Qué pueden aportar las ómicas en Viticultura?

Ponencia

Jose Miguel Martínez Zapater

La variación genética es la parte heredable de la variación fenotípica y en una especie es la que determina la adaptación en condiciones naturales y la mejora genética. Existe un gran número de aplicaciones en viticultura y José Miguel Martínez Zapater las detalla en la siguiente ponencia.

La variación genética es la parte heredable de la variación fenotípica. En una especie es la que determina la adaptación en condiciones naturales y también es la base de la mejora genética. Por lo tanto, es fundamental en la naturaleza y en la producción agrícola. Esta variación genética en la vid se puede dividir en germinal y somática. La variación genética es la que está presente en el zigoto y en todas las células de la planta, y se hereda de manera sexual. Por otro lado, la variación genética somática tiene un origen post-cigótico, solo se encuentra en algunas líneas celulares y se transmite mayoritáriamente por multiplicación vegetativa. Este tipo de variación es especialmente importante en las especies leñosas que se multiplican vegetativamente, como es el caso de la vid.Cuando aparecen variaciones en la secuencia del genoma suelen ser de tres tipos: polimorfismos de nucleótidos únicos (SNP), inserciones/deleciones y variaciones estructurales. Estas variaciones en el genoma son las que acaban resultando en variaciones fenotípicas, que provocan suficientes diferencias como para que históricamente se hayan definido las diferentes variedades de vid e incluso los diferentes clones. Toda esta variación proviene de mutaciones que se dan en el genoma y que pueden provocarse, por ejemplo, durante la replicación del DNA.Existe un gran número de aplicaciones de la variación en la secuencia genómica en viticultura y José Miguel Martínez Zapater las detalla en la siguiente ponencia. Una de ellas es la identificación genética de variedades, permitiendo conocer si se trata de una nueva variedad no identificada o de una sinonimia. También permite conocer las relaciones de parentesco entre variedades como es el caso de la variedad Hebén, "madre" de muchísimas variedades de la península ibérica. Otra de las aplicaciones más importantes es estudiar las relaciones genotipo-fenotipo, es decir, conocer qué genes son los responsables de ciertos caracteres de interés como puede ser el rendimiento, resistencia a enfermedades, potencial aromático, etc.

Variación en la secuencia genómica de la vid

Antonio Granell

Hay un interés científico creciente en lo que concierne a la metabolómica. La metabolómica es el estudio del perfil de los&nbsp;metabolitos&nbsp;(moléculas pequeñas) de una muestra biológica. Estos metabolitos están detrás de caracteres de interés como pueden ser el color, el sabor o la capacidad antioxidante de la uva

Hay un interés científico creciente en lo que concierne a la metabolómica. La metabolómica es el estudio del perfil de los&nbsp;metabolitos&nbsp;(moléculas pequeñas) de una muestra biológica. La&nbsp;metabolómicatiene como objetivo detectar, cuantificar y elucidar la estructura de los metabolitos, los cuales se caracterizan por una gran diversidad físico-química en sus estructuras moleculares. Para conseguir este propósito, la técnica más usada es la espectrometría de masas, para detectar de manera muy fiable las distintas moléculas y saber qué rutas metabólicas siguen, cómo se combinan con otras rutas, etc. En definitiva, tratar de entender las interacciones de las moléculas responsables del sabor dentro de una matriz tan compleja como la uva.¿Por qué es interesante la metabolómica? Antonio Granell es investigador del Instituto de Biología Molecular y Celular de plantas de la UPC-CSIC y en el siguiente vídeo explica que generalmente los metabolitos están detrás de caracteres de interés como pueden ser el color, el sabor o la capacidad antioxidante de la uva. Este tipo de trabajos permiten estudiar que metabolitos participan, por ejemplo, en el sabor y analizar si se encuentran en la uva en determinadas condiciones.

Metabolómica en viticultura: qué, cómo y para qué

Carolina Royo

La biología de sistemas trata la integración, representación y modelado de la información biológica, y para ello, requiere la utilización de las diferentes ómicas. Resulta muy complicado utilizar la biología de sistemas en vid debido a la complejidad de Vitis vinifera. Así y todo existen trabajos en vid.

La biología de sistemas trata la integración, representación y modelado de la información biológica, y para ello, requiere análisis globales. Esta disciplina utiliza las diferentes ómicas a su disposición como epigenómica, genómica, metagenómica, transcriptómica, proteómica, metabolómica o fenómica. Para estudiar todo el organismo se pueden hacer estudios a diferentes niveles (subcelular, celular, individual, poblacional, de comunidad y finalmente de ecosistema.La biología de sistemas puede tener dos sentidos. Un sentido integrativo en el que se generan datos con las ómicas, se interpretan y se crea nueva información. Por otro lado, utilizando toda la información creada anteriormente se puede cambiar el sentido y utilizar la biología de sistemas como herramienta de predicción, con la que podemos predecir que ocurrirá cuando se da una perturbación o incluso generar la perturbación para tener un cambio deseado. Esto se ha usado en otros cultivos para conocer el uso eficiente de nitrogeno, de agua, fotosíntesis, etc.Resulta muy complicado utilizar la biología de sistemas en vid debido a la complejidad de Vitis vinifera. Ya existen trabajos en vid que, por ejemplo, han tratado de identificar genes clave que estén involucrados en la mayor o menor acumulación de terpenos en dos regiones diferentes de china.Carolina Royo, investigadora postdoctoral en el ICVV expuso la siguiente ponencia enmarcada en las Actividades de la Red de Excelencia para la Investigación en Viticultura (RedVitis).

Biología de Sistemas en viticultura

Javier Ibáñez

El fenoma es el conjunto de todos los fenotipos expresados. Incluye rasgos debidos a la genética y al ambiente.El fenotipado en la vid lleva años siendo trabajado por diferentes grupos de investigación. La asociación genética ha permitido descubrir genes implicados en, por ejemplo el sabor a Moscatel.

El sufijo -oma hace referencia a estudios masivos y en conjunto. En el caso del fenoma&nbsp;es el conjunto de todos los fenotipos expresados por una célula, tejido, órgano, organismo o especie. El fenotipo es la manifestación del genotipo en un determinado ambiente. Por lo tanto, el fenoma al incluir los rasgos fenotípicos, incluye los rasgos debidos a la genética&nbsp;y al ambiente. La fenómica es el estudio de la naturaleza de los fenotipos y la forma en que se determinan, en particular cuando se estudia en relación con el conjunto de todos los genes (genómica) o todas las proteínas (proteómica).¿Puede la fenómica estudiar cuestiones relacionadas con la viticultura? Un ejemplo es el grupo de fenómica del Julius Kühn Institut, el cual lleva años trabajando en sistemas para fenotipado de la vid. Con análisis de imagen pueden tener estimaciones de número de racimos, número de bayas, diámetro de bayas, etc.Por otro lado, como explica Javier Ibáñez, científico titular del CSIC en el ICVV e investigador del grupo Vitigen, la asociación genética consiste en analizar el ADN de dos grupos, donde un grupo se ve afectado por algún carácter diferenciado fenotípicamente y el otro no lo tiene. Si se observan diferencias genéticas entre los dos grupos estas podrían ser la causa de la diferencia observada. Estos estudios pretenden dar respuesta a saber si existen correlaciones entre las variaciones que observamos en el fenotipo y el genotipo.Un ejemplo de asociación genética en viticultura fue un estudio para determinar qué confería el sabor a "Moscatel" a las variedades. Realizando estudios sobre variedades y clones que presentan sabor a Moscatel y otras que no, se llegó a descubrir un polimorfismo sobre el gen VvDXS por el cual siempre, salvo en un caso, confería el sabor a Moscatel.

Fenómica y asocicación genética

Pablo Carbonell

¿Qué puede aportar la transcriptómica en viticultura? El objetivo general es comprender cómo se produce la variación en el fenotipo, por ejemplo, variaciones en el vigor de la planta, susceptibilidad a enfermedades, caracteres de producción o propiedades organolépticas de la uva.

El transcriptoma es el conjunto de transcritos de ARN presentes en un tejido, célula u órgano, ante un situación concreta ambiental y de desarrollo. Anteriormente a la transcripómica, lo que se hacía era analizar gen a gen si podían participar en un proceso biológico o no. Pero los genomas son complejos, por ejemplo en el de la vid hay unos 30.000 genes. Por este motivo el análisis gen a gen para saber si estos participan en funciones biológicas puede ser muy tedioso. La transcriptómica permite detectar cambios en niveles de expresión en situaciones fisiológicas concretas, agilizando el proceso.¿Qué puede aportar la transcriptómica en viticultura? El objetivo general es comprender cómo se produce la variación en el fenotipo, por ejemplo, variaciones en el vigor de la planta, susceptibilidad a enfermedades, caracteres de producción o propiedades organolépticas de la uva. Varios ejemplos de estudios realizados serían trabajos sobre cómo se regula la maduración de la uva, cómo afecta la radiación solar en la maduración, cómo afecta el riego o cómo afectan los patógenos en la maduración.Pablo Carbonell, investigador del grupo Vitigen del ICVV expuso esta ponencia enmarcada en las Actividades de la Red de Excelencia para la Investigación en Viticultura (RedVitis).

Transcriptómica, principio y aplicaciones

Jérôme Grimplet

El genoma de referencia de la vid se llama PN40024. Se trata de una línea homozigótica derivada de Pinot Noir que fue secuenciada en 2007. La secuenciación permite estudiar dónde se encuentran los genes, su estructura y su función para así poder aplicar mejoras agronómicas.

Un genoma de referencia es un conjunto de datos que tiene como objetivo modelar y representar la secuencia de ADN del genoma de una especie.&nbsp;En estudios genómicos, es crucial considerar la versión del genoma de referencia ya que ésta delimita, por ejemplo, si se está hablando de la misma posición en el genoma. Existen genomas de referencia de una gran variedad de especies, lo cual permite estudiar la organización de los genes, cómo se regula su expresión y su función.El genoma de referencia de la vid se llama PN40024. Se trata de una línea homocigótica derivada de Pinot Noir que fue secuenciada en 2007. La secuenciación permite estudiar dónde se encuentran los genes, su estructura y su función. Por ejemplo, se observo que el factor de transcripción MybA1 no es funcional en variedades de uva blanca y esto ha permitido deducir que este factor está involucrado en el color.Jérôme Grimplet, investigador del ICVV expuso la siguiente ponencia esta jornada enmarcada en las Actividades de la Red de Excelencia para la Investigación en Viticultura (RedVitis)