El Instituto Mediterráneo de Estudios Avanzados (IMEDEA) con la colaboración del Centre for Research in Agricultural Genomics de Barcelona (CRAG) y la Universidad de Oslo (UiO) y con el apoyo de la Fundación General del CSIC y la financiación de la Fundación IBEROSTAR han lanzado la iniciativa para secuenciar el genoma de la planta más importante del ecosistema marino del Mediterráneo y en particular de las Baleares, la posidonia (Posidonia oceanica).
Los estudios genéticos realizados en Posidonia oceanica son muy limitados debido a la ausencia de un genoma de referencia a pesar que esta organismo juega un papel crucial en la fijación de carbono y es clave en el mantenimiento de la biodiversidad marina mediterránea. Este déficit es aún más notorio en vista del inminente cambio climático y otros impactos antrópicos. Nuestro objetivo es construir un genoma y transcriptoma de referencia de alta calidad de P. oceanica con genes y otros elementos funcionales involucrados completamente anotados de diferentes procesos biológicos como germinación, floración, fotosíntesis, división celular, elongación y ramificación de la pared celular. Este proyecto sentará las bases para estudios genéticos y de expresión génica avanzados e integrales a nivel genómico con un gran impacto en la conservación y manejo de esta especie. Además, la anotación de los genomas cloroplastico y mitocondrial permitirán en un futuro próximo evaluar la variabilidad genética de las praderas de posidonia alrededor del Mediterráneo.
Para alcanzar estos objetivos, combinaremos bioinformáticamente lecturas largas (Nanopore) de ADN genómico de posidonia para ensamblar fragmentos a nivel de cromosomas con lecturas cortas (Illumina) que aumentarán la precisión la base nucleotídica (A, C, G, T) de cada posición de la lectura de ADN (secuenciación híbrida). Además se construirán mapas cromosómicos ópticos para detectar ensamblajes erróneos en el genoma de referencia. Por otra parte, secuenciaremos el transcriptoma de cuatro tejidos diferentes para identificar y anotar genes transcritos y analizar sus patrones de expresión. Dicho genoma de referencia proporcionará una lista de genes y su papel clave (función) en diferentes procesos vegetales esenciales que tendrán su aplicación en programas de gestión, conservación, y regeneración de praderas de P. oceanica. Un buen ejemplo sería la selección de semillas y rizomas portadores de variantes genéticas altamente adaptadas a los entornos locales, el cambio climático y las perturbaciones. Estos datos genómicos también arrojarán luz sobre los cambios demográficos pasados de la posidonia debido a los cuellos de botella (y posterior expansión) impulsados por la crisis de salinidad del Mesiniense y los últimos ciclos de glaciación. Estos datos datos nos permitirán pronosticar sus procesos poblaciones en un futuro próximo y cual será la reacción de esta especie frente presiones selectivas futuras marcadas por actividades antrópicas y naturales.
El objetivo de este proyecto secuenciar y ensamblar un genoma de referencia de alta calidad de Posidonia oceanica con el fin de propiciar un cambio de paradigma en la cantidad, calidad y magnitud de los estudios genéticos aplicados a su gestión y conservación. En concreto, proponemos:
1) Obtener el genoma completo de P. oceanica (~ 3,1 Gb) donde cada uno de los 20 cromosomas es una secuencia continua que incluye centrómeros con una anotación precisa de genes, ARNs y secuencias reguladoras.
2) Conocer el transcriptoma completo de raíces, hojas, flores y semillas para identificar aquellos genes relacionados con la fotosíntesis, división celular, elongación de la pared celular, ramificación, floración y germinación, así como la expresión génica diferencial en estas partes diferentes de la planta.
3) Identificar regiones genómicas bajo selección positiva que podrían ser candidatas a adaptaciones ambientales y, por lo tanto, pueden ayudar en la regeneración de praderas marinas de la posidonia.