Escaneando la abundancia y distribución de las raíces de las plantas en comunidades vegetales (“DNA metabarcoding”)

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Matorrales de Almería y uno de sus tipos de suelos. Fotos: Juan José Ibáñez

El artículo que vamos a abordar hoy se me antoja muy interesante. Los autores dicen haber analizado y cuantificado la distribución y abundancia en el suelo de las raíces de especies vegetales distintas en un matorral mediterráneo, utilizando técnica genéticas “DNA metabarcoding”. Aclaremos que, cuando se pretende identificar una especie no procariota por su DNA, se utiliza el vocablo Código de barras de la vida o código de barras genético. Sin embargo, si se pretende discernir en una muestra de “algo” las variadas especies allí presentes se usa el vocablo   “DNA metabarcoding”. Debe existir una traducción al español de este vocablo que sea aceptado por los expertos, pero no estoy seguro tras mis pesquisas. Eso sí la técnica ya no es tan novedosa como recalca el “plumillas” en la nota de prensa. Otra cuestión bien distinta sería llevar a cabo tal análisis para discernir y cuantificar los microrganismos asociados a las raíces, es decir sus rizosferas. Me explico. Conforme a la Wikipedia inglesa, de la que he traducido algunos fragmentos que he dejado bajo, junto al original en inglés, que os aclarará las razones. Con los invertebrados, como señalan los autores de la publicación, albergo dudas, ya que muchas de sus especies aún no han sido debidamente descritas. Pero ese es otro tema, como también, el explicaros mis dudas sobre los códigos de barras genéticos. Se trata de asuntos de nuestra incumbencia que dejaremos en otra ocasión/post.

No cabe duda que poder realizar un mapa sobre la distribución y abundancia de las raíces de especies vegetales distintas en una comunidad resulta ser una línea de investigación muy interesante, ya que puede ofrecernos una valiosísima  panorámica de ese universo invisible que atesoramos bajo nuestros pies, y del que desgraciadamente sabemos tan poco. Eso sí, no alcanzo a entrever, sin que por ello sospeche nada, de cómo se puede cuantificar y visualizar la distribución de las raíces si fuera el caso, ya que hablamos de técnicas genéticas, no de imaginería. Empero hablo de la nota de prensa, que no dice nada al respecto. Si sospecho que, a día de hoy, la instrumentación debe ser lo suficientemente onerosa, es decir poco asequible, como para  poder ser usada por la mayor parte de los equipos de investigación, debido a que interviene una empresa cuyo nombre, hay que buscar en Internet y que incluye, por ejemplo, la siguente frasecita: “Diversity analysis of environmental samples with our DNA metabarcoding service”.  En cualquier caso, si todo lo que en la nota de prensa resulta ser cierto, se trata de un nuevo instrumental  que pudiera ayudar mucho a entender esa biomasa de las plantas que, a día de hoy, apenas podemos vislumbrar.

Os dejo pues con la note de prensa, así como con alguna información sobre las técnicas genéticas empleadas, que he extraído de las Wikipedias en Inglés (algunos fragmentos traduciodos al español-castellano) y Española.

Juan José Ibáñez

Continúa…….

El ADN de las raíces revela datos de alto interés ecológico

Un estudio español abre la puerta a nuevas investigación en el campo de la Ecología de comunidades de plantas y se estima que supondrá un paso adelante en sus muchas otras aplicaciones

Las plantas poseen una parte aérea, fácilmente identificable y cuantificable, y una parte subterránea, las raíces. El objetivo principal de un trabajo realizado por investigadores de la Universidad Rey Juan Carlos (URJC), junto con científicos de la Universidad Complutense (UCM), el Instituto Nacional de Investigaciones Agrarias (INIA) y la empresa AllGenetics & Biology S.L., ha sido analizar qué datos aportan estas partes ocultas de las plantas para poder avanzar en el conocimiento de la diversidad y su estructura.

“En este estudio hemos usado una novedosa técnica molecular llamada DNA metabarcoding”, señala Silvia Matesanz, autora principal del estudio e investigadora de la URJC. “Esta metodología permite la identificación simultánea de muchas especies en muestras compuestas por distintos tejidos, como raíces en nuestro caso”, añade. Mediante el empleo de esta técnica, lo investigadores han logrado cuantificar la abundancia subterránea de las raíces de especies de plantas de un tipo de matorral que crece en la cuenta mediterránea.

Hasta ahora, la cuantificación de los resultados de DNA metabarcoding constituía una de las grandes limitaciones de la técnica. Sin embargo, este estudio, publicado en le revista científica Molecular Ecology Resources, abre la puerta a nuevas investigación en el campo de la Ecología de comunidades de plantas y se estima que supondrá un paso adelante en sus muchas otras aplicaciones. “Por ejemplo, esta misma técnica podría aplicarse en mezclas complejas compuestas por otros organismos como invertebrados del suelo”, apunta la investigadora de la URJC.

Una “radiografía” subterránea completa

Para llevar a cabo este estudio, los investigadores han creado mezclas de raíces de cinco especies abundantes en una comunidad de matorral mediterráneo en distintas proporciones. Además, han aplicado distintos métodos post-secuenciación, como creaciones de índices de corrección entre la cantidad de raíces añadida de cada especie en cada muestra y el ADN cuantificado en cada una de ellas para obtener estimaciones de la identidad y de la abundancia de las plantas. “Nuestros resultados muestran que el uso de estos índices de corrección permite cuantificar no solo la presencia sino también la abundancia de las raíces de las plantas en mezclas compuestas por múltiples especies”, explica Silvia Matesanz.

Los resultados obtenidos suponen un avance significativo en Ecología, puesto que permitirán investigar no solo la distribución de las raíces de las especies sino también sus abundancias reales en el suelo. En futuras investigaciones se podrán hacer comparaciones entre los patrones de distribución y procesos ecológicos, que no se observan a simple vista, con aquellos procesos que ocurren en superficie y que tradicionalmente han sido fáciles de analizar.


Referencia bibliográfica:

Estimating belowground plant abundance with DNA metabarcoding. Silvia Matesanz, David S. Pescador, Beatriz Pías, Ana M. Sánchez, Julia Chacón‐Labella, Angela Illuminati, Marcelino de la Cruz, Jesús López‐Angulo, Neus Marí‐Mena, Antón Vizcaíno y Adrián Escudero. Molecular Ecology Resources. doi: 10.1111/1755‐0998.13049.

Fragmentos extraídos de Wikipedia (Inglés y Español)

Código de barras de la vida

Unidad taxonómica operativa: When barcoding is used to identify organisms from a sample containing DNA from more than one organism, the term DNA metabarcoding is used,[6][7]

In some organism groups such as bacteria, taxonomic assignment to species level is often not possible. In such cases, a sample may be assigned to a particular operational taxonomic unit (OTU).

En algunos grupos de organismos como las bacterias, la asignación taxonómica a nivel de especie a menudo no es posible. En tales casos, se puede asignar una muestra a una unidad taxonómica operativa particular (OTU).

An operational taxonomic unit (OTU) is an operational definition used to classify groups of closely related individuals. The term was originally introduced by Robert R. Sokal and Peter H. A. Sneath in the context of numerical taxonomy, where an “Operational Taxonomic Unit” is simply the group of organisms currently being studied.[1] In this sense, an OTU is a pragmatic definition to group individuals by similarity, equivalent to but not necessarily in line with classical Linnaean taxonomy or modern evolutionary taxonomy.

La “Unidad Taxonómica Operacional” es simplemente el grupo de organismos actualmente en estudio. [1] En este sentido, una OTU es una definición pragmática para agrupar individuos por similitud, equivalente pero no necesariamente en línea con la taxonomía linneana clásica o la taxonomía evolutiva moderna.

Nowadays, however, the term “OTU” is generally used in a different context and refers to clusters of (uncultivated or unknown) organisms, grouped by DNA sequence similarity of a specific taxonomic marker gene.[2] In other words, OTUs are pragmatic proxies for microbial “species” at different taxonomic levels, in the absence of traditional systems of biological classification as are available for macroscopic organisms. For several years, OTUs have been the most commonly used units of microbial diversity, especially when analysing small subunit 16S or 18S rRNA marker gene sequence datasets.

Sequences can be clustered according to their similarity to one another, and operational taxonomic units are defined based on the similarity threshold (usually 97% similarity) set by the researcher. Typically, OTUs are based on similar 16S rRNA sequences. It remains debatable how well this commonly-used method recapitulates true microbial species phylogeny or ecology. Although OTUs can be calculated differently when using different algorithms or thresholds, recent research by Schmidt et al. demonstrated that microbial OTUs were generally ecologically consistent across habitats and several OTU clustering approaches.[3] The number of OTUs defined may be inflated due to errors in DNA sequencing.[4]

Delimiting cryptic species[edit]

DNA barcoding enables the identification and recognition of cryptic species.[74] The results of DNA barcoding analyses depend however upon the choice of analytical methods, so the process of delimiting cryptic species using DNA barcodes can be as subjective as any other form of taxonomy

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