Desxifrat el genoma de la fil·loxera que va arrasar les vinyes europees el segle XIX

El treball, publicat a la revista BMC Biology, confirma que la plaga prové de lʼAmèrica del Nord, i molt probablement de poblacions silvestres ubicades al llarg del curs superior del riu Mississipí. Les conclusions de lʼestudi han ajudat a reconstruir la invasió biològica que va desencadenar les plagues mortals sobre les vinyes europees al segle XIX i avançar en les estratègies per millorar la productivitat en viticultura.

La seqüenciació del genoma ha estat impulsada per un consorci internacional creat el 2011 i integrat per més de setanta experts de vuit països dʼarreu del món, liderats per lʼInstitut Nacional de Recerca en Agricultura, Alimentació i Medi Ambient (INRAE) de França. El treball també té el suport tècnic de la plataforma INRAE-BIPAA, que ha facilitat lʼaccés a recursos genòmics sobre insectes associats a agroecosistemes.

Els experts Silvia Hinojosa Álvarez, Jose F. Sánchez Herrero, Paula Escuer i Pablo Librado també han participat en lʼequip UB-IRBio, que ha centrat la seva contribució científica en lʼanotació genòmica i les anàlisis de diverses famílies de gens del sistema olfactiu de la fil·loxera. En lʼestudi general, dirigit pels investigadors François Delmotte i Denis Tagu (INRAE), també hi han col·laborat experts del Parc Científic de la Universitat de València, el Centre de Regulació Genòmica (CRG) i la Universitat Pompeu Fabra.

Fil·loxera: de les riberes del Mississipí a les vinyes franceses

La fil·loxera (Daktulosphaira vitifoliae) és un insecte hemípter de la família dels fil·loxèrids que es nodreix de la saba que obté de les arrels de les vinyes. Descrita per primer cop el 1854 per lʼentomòleg Asa Fitch als Estats Units, va originar uns primers brots dʼinfecció a França, el 1863, i el 1868 va ser identificada definitivament per Bazille, Planchon i Sahut, membres de la Societat dʼAgricultura dʼHérault, a Montpellier.

Lʼintens comerç de vinyes entre els Estats Units i Europa podria haver estat la porta dʼentrada accidental de lʼinsecte, que es va estendre de manera inexorable per França —el país més afectat per la plaga— i per altres territoris europeus.

Una família gènica amb més de 2.700 gens

Lʼanàlisi de les seqüències genòmiques de lʼADN nuclear de la fil·loxera revela lʼexistència de la família gènica més gran que sʼhagi identificat mai en un genoma —amb prop de 2.700 gens quan rarament se superen els 200—, que suposa un 10 % del genoma de lʼinsecte.

Es creu que aquests gens són essencials per a les interaccions entre la fil·loxera i la vinya: codifiquen les proteïnes secretades pel paràsit —conegudes com a efectors— que podrien intervenir en la desactivació de les defenses bàsiques de la planta. A les vinyes de la regió dʼorigen, la coevolució entre planta i plaga hauria permès la resistència a lʼinsecte. Per contra, les vinyes cultivades a Europa no tenien un sistema de defensa adaptat per allunyar lʼamenaça de la nova plaga i el seu còctel letal dʼefectors.

El treball publicat també ha mostrejat i analitzat individus de diverses localitats a Europa i els Estats Units, i ha confirmat que la fil·loxera que va envair Europa procedeix de lʼespècie Vitis riparia, un tipus salvatge de vinya americana. «Tal com sʼesperava, lʼestudi revela que existeix una gran variabilitat genètica entre les espècies natives de D. vitifoliae en comparació amb  les soques europees. En concret, la comparació dʼaquests patrons de la variabilitat genètica és el que ha permès traçar les rutes geogràfiques de la invasió biològica», expliquen els experts Julio Rozas i Alejandro Sánchez Gracia, responsables del Grup de Recerca en Genòmica Evolutiva i Bioinformàtica UB-IRBio.

De la recerca bàsica a la millora de la producció vitivinícola

Impulsar els coneixements en recerca bàsica és la contribució més directa dels estudis que culminen amb la seqüenciació genòmica dʼuna espècie. «Aquestes noves troballes aporten molta informació biològica i coneixement bàsic sobre lʼevolució dels insectes —en especial, els àfids— i sobre la genètica i la selecció de les arrels de plantes resistents a la fil·loxera», explica el catedràtic Julio Rozas.

Des dʼun vessant aplicat, la informació genòmica del nou estudi permetrà potenciar la millora genètica en la pràctica de la viticultura. Així doncs, un millor coneixement de lʼevolució i els mecanismes dʼacció de la nova família de gens efectors ajudarà a dissenyar estratègies que bloquegin la seva acció a través dʼintervencions sobre la planta o el paràsit.

«El nou treball també és un avenç en la nostra comprensió de les invasions biològiques i de les conseqüències potencialment desastroses sobre lʼagricultura i, per tant, sobre sectors socials i econòmics de gran rellevància», detalla lʼinvestigador Alejandro Sánchez Gracia.

Desxifrant el genoma dels éssers vius

El Grup de Recerca en Genòmica Evolutiva i Bioinformàtica UB-IRBio té una trajectòria significativa en estudis internacionals que han permès desxifrar el genoma de diversos organismes dʼinterès científic. Així doncs, són coautors de la seqüenciació genètica del genoma de lʼaranya Dysdera silvatica Schmidt 1981, una espècie endèmica dels boscos canaris (GigaScience, 2019); les varietats de planta de lʼalvocat Persea americana var. Drymifolia i Persea americana Mill. cv. Hass (Proceedings of the National Academy of Science, 2019); la paparra Ixodes scapular, de gran interès en salut pública i en veterinària (Nature Communications, 2016); el miriàpode Strigamia maritima, un centpeus comú a les costes del nord dʼEuropa (PLOS Biology, 2014), i la planta de cafè Coffea canephora (Science, 2014).

En lʼàmbit de la genòmica dʼinsectes, també van participar en el desxiframent del genoma del pugó (Acyrthosiphon pisum) —un paràsit de plantes lleguminoses que causa greus plagues agrícoles—, publicat a la revista PLOS Biology el 2010 per un consorci internacional que posteriorment ha donat lloc a la plataforma científica per desxifrar el genoma de la fil·loxera.