Investigadores del Instituto para Combustibles Renovables del Centro de Ciencia de Plantas Donald Danforth han descubierto un gen que influye en el rendimiento de grano en pastos relacionados con cultivos alimentarios. Se identificaron cuatro mutaciones que podrían afectar a cultivos candidatos para producir combustibles renovables y sostenibles.
En el estudio publicado en Nature Plants, un equipo dirigido por Thomas Brutnell, Ph.D. Director del Instituto para Combustibles Renovables del Centro Danforth, e investigadores del Instituto Conjunto del Genoma del Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE-JGI), realizaron exploraciones genéticas para identificar genes que podrían desempeñar un papel en el desarrollo floral en la panícula de la setaria verde o cola de zorro. La setaria verde es un pariente silvestre del mijo común. Estas especies de Setaria están relacionadas con varias hierbas bioenergéticas candidatas, entre ellas, switchgrass y Miscanthus, y sirven como sistemas de modelo de hierbas para estudiar gramíneas que fijan fotosintéticamente carbono a partir de CO2 a través de una vía (C4) de conservación de agua. Los genomas de la cola de zorra y del mijo han sido secuenciados y anotados a través del Programa de Ciencia Comunitaria del DOE JGI.
«Hemos identificado cuatro mutantes recesivos que conducen a grupos de flores reducidas y desiguales», dijo Pu Huang, Ph.D., el autor principal del documento. «Al identificar en última instancia el gen en la cola de zorro, identificamos un nuevo determinante en el control del rendimiento de grano que podría ser crucial para mejorar los cultivos alimenticios como el maíz».
La hierba Setaria se ha propuesto como un modelo para los cultivos de alimentos y bioenergía por su bajo tamaño y su ciclo de vida rápido, en comparación con la mayoría de las hierbas bioenergéticas. Después de construir un recurso de población mutante para la hierba, el laboratorio Brutnell evaluó 2.700 familias M2, secuenció profundamente un grupo de mutantes para identificar la mutación causante y confirmó que un gen homólogo en el maíz desempeñó un papel similar.
«La identificación de este nuevo jugador en la arquitectura de la panícula puede permitir el diseño de plantas con estructuras de panícula mejoradas o reducidas», dijo Brutnell. «Por ejemplo, el mejoramiento del maíz ha seleccionado las panículas masculinas reducidas, también conocidas como borlas, para reducir el sombreado en el campo, mientras que todavía producen suficiente polen. Sin embargo, los rendimientos de grano en el sorgo están directamente relacionados con la arquitectura de la panícula. Demostrando que estegen influye en la arquitectura de la panícula en setaria y el maíz, hemos ampliado la caja de herramientas para los fitomejoradores».
investigación de laboratorio de Brutnell incluye la búsqueda de la próxima generación de biocombustibles: fuentes alternativas de energía que sean asequibles, sostenibles y ecológicamente sólidas. La investigación desarrolla nuevas herramientas computacionales y sistemas modelo para identificar genes que mejoren el rendimiento en los cultivos mediante fotosíntesis mejorada.