Una acumulación anormal de carbohidratos (azúcares y almidones) en los granos y las hojas de una línea mutante de maíz se puede rastrear hasta un gen mal regulado, y ese descubrimiento ofrece pistas sobre cómo la planta lidia con el estrés. Este descubrimiento podría contribuir al desarrollo de mejores cruces que produzcan híbridos más resistentes y productivos.
Penn State / 3 de mayo, 2021.- Una acumulación anormal de carbohidratos (azúcares y almidones) en los granos y las hojas de una línea mutante de maíz se puede rastrear hasta un gen mal regulado, y ese descubrimiento ofrece pistas sobre cómo la planta lidia con el estrés.
Esa es la conclusión de los investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania (Penn State) cuyo estudio anterior descubrió el gen ufo1 del maíz responsable de crear la línea de maíz mutante. Ahora están evaluando sus efectos y su potencial para su inclusión en el mejoramiento de nuevas líneas de maíz más capaces de prosperar en un mundo con mayores temperaturas. El hallazgo de niveles más altos de azúcar en los tejidos vegetales en su último estudio es solo otro aspecto que los genetistas de plantas deben considerar.
“Este descubrimiento tiene implicaciones para la seguridad alimentaria y el mejoramiento de nuevas líneas de cultivos que puedan afrontar mejor un clima cambiante; con el maíz, todavía queda mucho por hacer”, dijo Surinder Chopra, profesor de genética del maíz en la Facultad de Ciencias Agrícolas. «De hecho, hay una gran diversidad genética y fenotípica en el maíz, y podemos usar esa diversidad y hacer la pregunta, ‘¿Cómo se distribuye el gen ufo1 en las 10,000 líneas de germoplasma existentes?'»
¿Pueden los genetistas de plantas seleccionar algo de esa diversidad e incorporar el gen ufo1 para mejorar el maíz? Esa es la pregunta que Chopra está tratando de responder, comenzando con este nuevo estudio que encontró niveles elevados de azúcar en semillas y hojas de la línea de maíz mutante.
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«Ciertamente, tolerancia al estrés, pero también probable desarrollo de semillas, lo que tiene implicaciones en el rendimiento de semillas, así como en la mejora de la biomasa», dijo Chopra. “Y nos gustaría desarrollar un mejor tipo de planta que pudiera crecer en un cultivo más denso, pero aún así ser más productivo. Y, por último, debemos analizar la resiliencia y la sostenibilidad. ¿Podemos cultivar líneas de maíz que obtengan la misma cantidad de rendimiento con menores insumos de fertilizantes y necesiten menos agua?».
Chopra inició una investigación sobre el gen ufo1 del maíz debido a su asociación con una pigmentación naranja/roja en la línea de maíz mutante. El célebre genetista de maíz Charles Burnham, de la Universidad de Minnesota, identificó a este notable mutante ufo1 alrededor de 1960. Otro conocido genetista de maíz, Derek Styles, de la Universidad de Victoria, Canadá, estudiante de Burnham, eligió entonces el nombre, que significa ‘unstable factor for orange’ (factor inestable para naranja)».
En 1997, Styles envió semillas de Chopra para la línea mutante. Desde entonces, introdujo sus genes en una línea endogámica mantenida por su grupo de investigación en Penn State. En 2019, Chopra resolvió el misterio genético detrás de ufo1.
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Hay más de 30.000 genes en la planta de maíz, por lo que es importante aprender cómo interactúa ufo1 con otros genes antes de que los genetistas de plantas puedan usarlo en el mejoramiento de un nuevo tipo de cultivo, agregó. «Para pasar al aspecto del fitomejoramiento, primero debemos aprender cómo funciona realmente este gen», dijo Chopra. «Necesitamos aprender sobre cómo se asocia con las proteínas, y aprender sobre esas interacciones entre proteínas será el objetivo de la investigación futura».
Pero por ahora, este estudio reveló cómo la acumulación de azúcares en la semilla de maíz se modifica en presencia o ausencia del gen ufo1, según Debamalya Chatterjee, estudiante de doctorado en agronomía, quien encabezó la investigación.
“En el futuro, podríamos usar este conocimiento del gen ufo1 en el mejoramiento genético, para realizar mejores cruces que produzcan híbridos más resistentes y productivos, donde los azúcares y los almidones están en equilibrio”, dijo.
Los investigadores dieron un paso en esa dirección cuando publicaron sus hallazgos en Plant Physiology, informando que el gen mutante ufo1 del maíz afecta la diferenciación celular, influye en la acumulación de carbohidratos y hormonas en la planta y modula los patrones de expresión de genes esenciales involucrados en el desarrollo de semillas de maíz.