Una variedad nutritiva de mijo que se cultiva principalmente en África occidental podría mejorarse genéticamente para la agricultura a gran escala en Arabia Saudita. Científicos de este país ya identificaron los genes clave que pueden modificarse con edición genética.
KAUST / 29 de septiembre, 2020.– Un cultivo de mijo africano podría mejorarse para su crecimiento en tierras áridas y secas de Arabia Saudita utilizando información sobre su genoma. El mijo fonio ya está bien adaptado a este entorno, pero no ha tenido tanta domesticación como los principales cultivos de cereales, como el trigo, el arroz y el maíz. La selección de genes podría conducir a mayores rendimientos y granos más grandes.
«La Península Arábiga alberga a 80 millones de personas y necesita importar el 90% de sus alimentos», dice el científico de plantas de la Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Simon Krattinger, quien dirigió el estudio. «Los principales cultivos de cereales que proporcionan el 50% de nuestras calorías diarias no pueden cultivarse de forma sostenible en esta región debido a la falta de agua dulce, los suelos pobres y altas temperaturas».
[Recomendado: Secuencian genoma de cereal altamente resistente a sequía y calor]«El fonio es una planta increíble y nutritiva que prospera en regiones secas y cálidas con suelos pobres. Nuestro objetivo a largo plazo es mejorar el mijo fonio manteniendo sus extraordinarias propiedades», explica Krattinger.
Los investigadores de KAUST, con un equipo internacional de científicos, analizaron los genomas de plantas de mijo fonio domesticadas y silvestres de toda África y luego los compararon con los genomas de otros cultivos de cereales importantes.
Los análisis encontraron dos genes que habían sido seleccionados en fonio. Uno de estos dos genes, llamado DeGs5-3A, es muy similar a un gen del arroz que regula el ancho y el peso del grano. Mostró una pérdida completa de diversidad en el fonio domesticado, lo que sugiere que las plantas con este gen activo habían sido seleccionadas artificialmente por sus granos más grandes.
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Se encontró que el otro gen, llamado DeSh1-9A, estaba mutado en algunas variedades domesticadas de fonio, y es similar a otra mutación en el arroz africano domesticado. La mutación reduce la pérdida de semillas mediante un proceso llamado rotura: esto es beneficioso para las variedades silvestres porque asegura la dispersión de semillas y la siembra natural en el medio ambiente, pero reduce el rendimiento en cultivos modernos domesticados por la pérdida de granos.
También se encontró que otras variantes de genes que se han seleccionado en los principales cultivos de cereales muestran una secuencia de nucleótidos similar a una planta silvestre en fonio. «La modificación de estos genes, por ejemplo con la edición del genoma, podría mejorar significativamente el fonio al producir semillas más grandes sin que se rompan las semillas», dice Michael Abrouk, postdoctoral de KAUST. «Nuestro próximo objetivo es producir un cultivo de fonio que tenga todas las propiedades de un cereal moderno, pero que conserve la tolerancia a la sequía, una maduración rápida y la capacidad de crecer en suelos arenosos».
[Recomendado: El genoma de un cultivo antiguo puede ayudar a incrementar la producción de alimentos]Los investigadores también identificaron factores que han impactado la diversidad genética del fonio en África. «Las adaptaciones al clima no fueron una gran sorpresa», dice el estudiante de doctorado Hanin Ahmed. «Un cultivar de fonio cultivado en la zona del Sahel de Mali requiere propiedades diferentes de un cultivar sembrado en las regiones subtropicales del sur de Togo». Sorprendente, sin embargo, fue el vínculo identificado entre los patrones genéticos del fonio y las agrupaciones etnolingüísticas en África. Por ejemplo, hubo sorprendentes diferencias genéticas entre los cultivares de fonio recolectados del norte y sur de Togo. Aunque está parcialmente relacionada con el clima, esta diversidad probablemente también sea causada por diferencias culturales que han limitado el intercambio de semillas entre los agricultores de las dos regiones.
«El fonio es un cultivo semidomesticado que muestra cierta adaptación a las prácticas agrícolas», dice Krattinger. «Las mejoras al fonio podrían conducir a un nuevo cereal que se pueda cultivar de manera amplia y sostenible en ambientes secos y cálidos».