Un nuevo método predice la identidad genética del Cannabis a partir de sus hojas

• Permite un estudio integral de la hoja entera y, a partir de su forma y características, distingue las numerosas variedades de Cannabis.

• El trabajo, liderado por el Instituto Botánico de Barcelona y Michigan State University, supera el reto de la extrema variabilidad en las hojas, lo que había impedido el desarrollo de un método similar hasta la fecha

La ampelografía, el estudio de la forma de las hojas en la viña (Vitis vinifera L.), se ha utilizado históricamente para identificar sus variedades. Este método se basa en el estudio de la forma, tamaño, estructura de las venas y otras características morfológicas de las hojas para distinguir diferentes variedades de viña. La ampelografía ha sido crucial en la viticultura para catalogar la vasta diversidad de especies y cultivares de uva, asegurando una identificación precisa para propósitos de cultivo, reproducción y producción de vino.

Algo similar se había intentado para distinguir las numerosas variedades de Cannabis – un cultivo versátil con una rica historia, que se ha utilizado para la medicina tradicional, la alimentación y producción de las fibras. Domesticado hace unos 12,000 años en Asia Oriental, inicialmente servía para múltiples propósitos antes de que comenzara la cría selectiva para la producción de fibra y drogas. Debido a su capacidad de adaptarse y cambiar según las condiciones ambientales, las plantas de Cannabis pueden alterar drásticamente sus características. El uso extensivo por los humanos a lo largo del tiempo ha resultado en numerosos cultivares y cepas, lo que complica su clasificación taxonómica.

Ahora, una investigación en la revista New Phytologist presenta un nuevo método que permite el análisis integral de la forma de la hoja entera de Cannabis y, a partir de la forma de la hoja, la identificación genética de la planta. El trabajo está dirigido por Manica Balant, investigadora en el Instituto Botánico de Barcelona (IBB), centro mixto del CSIC y el Consorcio Museo de Ciencias Naturales de Barcelona (CMCNB), y el Dr. Dan Chitwood de la Universidad Estatal de Michigan (EEUU) y cuenta con la participación de la Dra. Teresa Garnatje, el Dr. Daniel Vitales y la Dra. Oriane Hidalgo, todos ellos del IBB (CSIC-CMCNB).

Hasta ahora, estos estudios no han sido posibles, lo que ha impedido una clasificación fiable de cultivares. A diferencia de la viña, el Cannabis tiene hojas compuestas por un número de folíolos o hojuelas variable, lo que complica el uso de métodos que dependen de puntos homólogos para la medición de la forma, como la morfometría geométrica basada en lo que denominan ´landmarks’, es decir, puntos de referencia equivalentes entre múltiples hojas.

La razón es que, durante el desarrollo de la planta de Cannabis, el número de folíolos cambia. En la parte inferior del tallo, las hojas tienen de uno a tres folíolos, pasando a tener hasta 11 o 13 folíolos en la parte superior del tallo. Además, los cambios en el número de folíolos no son uniformes entre diferentes plantas. Estos cambios en el desarrollo no solo complican la categorización de las variedades basándose en la forma de las hojas, sino que también impiden el uso de técnicas morfométricas de identificación tradicionales.

El desafío de la variabilidad extrema de las hojas.

«Hasta ahora, el estudio de las hojas de Cannabis se ha limitado a estudiar solo los folíolos centrales. Otros investigadores intentaron aplicar un método basado en puntos de referencia, pero solo analizaron los folíolos centrales y distales, que están presentes en todas las hojas. Esto significa que estábamos perdiendo gran parte de la información”, dice Manica Balant, principal autora del estudio.

El novedoso método supera por primera vez el desafío de la extrema variabilidad de las hojas de Cannabis, al transformar las hojas con un número variable de folíolos en hojas con un número de folíolos estandarizado. Esta innovación permite el uso de análisis morfométrico geométrico en hojas de Cannabis a pesar de las variaciones en el número de folíolos.

“Hemos aplicado este método a más de 300 hojas de Cannabis, y los resultados son muy prometedores, logrando más del 73% de precisión en la identificación de muestras de hojas tanto en cultivares, como en muestras silvestres“ explica la Manica Balant, y concluye: “Este nuevo enfoque apunta a ser una herramienta valiosa para futuros estudios taxonómicos, para el reconocimiento de cultivares y, potencialmente, para estudios que investiguen la identificación del sexo y el contenido químico de las plantas de Cannabis.”

Artículo de referencia: Balant M, Garnatje T, Vitales D, Hidalgo O, Chitwood DH. 2024. Intra‐leaf modeling of Cannabis leaflet shape produces leaf models that predict genetic and developmental identities. New Phytologist: Preprint. http://doi.org/10.1111/nph.19817