Científicos de UC Davis utilizaron edición genética con CRISPR para silenciar un grupo de genes que producen raíces cortas en el trigo. Este enfoque permitió lograr raíces más largas, sentando las bases para diseñar sistemas radiculares adaptados a la sequía y a escenarios donde requiere un sistema radicular más extenso.
UC Davis / 24 de febrero, 2023.- Cultivar trigo en condiciones de sequía podría ser más fácil en el futuro, gracias a una nueva investigación genética de la Universidad de California en Davis (UC Davis).
Un equipo internacional de científicos descubrió que el número adecuado de copias de un grupo específico de genes puede estimular el crecimiento de raíces más largas, lo que permite a las plantas de trigo extraer agua de fuentes más profundas. Las plantas resultantes tienen más biomasa y producen más grano, según un estudio publicado en la revista Nature Communications.
Según Gilad Gabay, investigador postdoctoral del Departamento de Ciencias Vegetales de la Universidad de California en Davis y primer autor del artículo, esta investigación proporciona nuevas herramientas para modificar la arquitectura de las raíces del trigo y hacerlas capaces de resistir condiciones de escasez de agua.
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Las raíces, clave para mejorar el rendimiento en sequía
«Las raíces desempeñan un papel muy importante en las plantas», explica. «La raíz absorbe el agua y los nutrientes necesarios para el crecimiento de las plantas. Este hallazgo es una herramienta útil para diseñar sistemas radiculares que mejoren el rendimiento del trigo en condiciones de sequía».
Se ha hecho mucho para mejorar la producción de trigo, pero las pérdidas por estrés hídrico pueden borrar otras mejoras. Las plantas capaces de adaptarse a condiciones de escasez de agua pero con mayor rendimiento serán fundamentales para producir alimentos suficientes para una población cada vez más numerosa ante el calentamiento global.
Hasta ahora se sabía poco sobre los genes que afectan a la estructura de las raíces del trigo. El descubrimiento de la familia de genes -conocida como OPRIII- y de que diferentes copias de estos genes afectan a la longitud de la raíz es un paso significativo, dijo el Profesor Distinguido Jorge Dubcovsky, líder del proyecto en el laboratorio donde trabaja Gabay.
«La duplicación de los genes OPRIII resulta en una mayor producción de una hormona vegetal llamada ácido jasmónico que causa, entre otros procesos, la producción acelerada de raíces laterales», dijo Dubcovsky. «Se pueden utilizar distintas dosis de estos genes para obtener raíces diferentes».
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De la genómica a la mejora genética
Para obtener raíces más largas, el equipo de investigadores utilizó la tecnología de edición genética CRISPR para eliminar algunos de los genes OPRIII que estaban duplicados en las líneas de trigo con raíces más cortas. Por el contrario, aumentar las copias de estos genes provocaba raíces más cortas y ramificadas. Pero la inserción de un cromosoma de centeno, que provocó la disminución de los genes OPRIII del trigo, causó raíces más largas.
«Afinar la dosificación de los genes OPRIII puede permitirnos diseñar sistemas radiculares adaptados a la sequía, a condiciones normales y a distintos escenarios», afirma Gabay.
Conocer la combinación correcta de genes significa que los investigadores pueden buscar variedades de trigo que presenten esas variaciones naturales y utilizarlas en mejoramiento genético para ponerlas a disposición de los cultivadores que siembren en entornos con poca agua.
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Junli Zhang, Germán Burguener y Tyson Howell, del Departamento de Ciencias Vegetales, colaboraron en la elaboración del artículo, al igual que investigadores de la Universidad Agrícola de China, la Universidad Fudan de China, el Instituto Médico Howard Hughes de Maryland, el Instituto Karolinska de Suecia, la Universidad Nacional de San Martín de Argentina, el Instituto Tecnológico de Chascomús de Argentina, la Universidad de Berkeley, la Universidad de Haifa de Israel y el Centro de Metabolómica de la Universidad de Riverside.
Los investigadores fueron financiados por el Fondo de Investigación y Desarrollo Agrícola EE.UU.-Israel BARD, el Departamento de Agricultura de EE.UU., el Instituto Médico Howard Hughes y la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China.