Un estudio de la Universidad de Adelaida (Australia) ha descubierto que las vías moleculares reguladas por un gen utilizado tradicionalmente para controlar el comportamiento de floración del trigo podrían alterarse para lograr mayores rendimientos mediante edición del genoma. La investigación fue publicada en Current Biology.
Universidad de Adelaida / 23 de mayo, 2024.- El gen se llama Fotoperiodo-1 (Ppd-1) y los fitomejoradores lo utilizan regularmente para garantizar que los cultivos de trigo florezcan y produzcan granos más temprano en la temporada, evitando las duras condiciones del verano. Sin embargo, existen inconvenientes conocidos.
«Si bien esta variación beneficia la productividad del trigo al alinear la polinización y el desarrollo del grano con condiciones ambientales más favorables, también penaliza el rendimiento al reducir la cantidad de florecillas y espiguillas portadoras de granos que se forman en la inflorescencia del trigo», dice el Dr. Scott Boden, un Fellow de la Escuela de Agricultura, Alimentación y Vino de la Universidad de Adelaida.
Al examinar genes cuya expresión está influenciada por Ppd-1, el equipo de investigación del Dr. Boden descubrió dos factores de transcripción que pueden editarse para influir en el número y la disposición de las espiguillas portadoras de granos que se forman en una espiga de trigo, así como el momento de la aparición de la espiga.
«La eliminación de un factor de transcripción, llamado ALOG1, aumenta la ramificación tanto en el trigo como en la cebada, que normalmente forman inflorescencias no ramificadas, y sugiere que este gen podría ser un regulador importante de las espigas no ramificadas en la familia de cultivos Triticeae«, dice el Dr. Boden.
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«El conocimiento adquirido informará a los fitomejoradores sobre los objetivos genéticos de Ppd-1, para lo cual podemos utilizar la diversidad genética para diseñar genotipos que puedan producir mejores resultados».
El equipo de investigación del Dr. Boden ahora está ampliando su trabajo con ensayos de campo en el Recinto de Investigación de la Universidad para probar el rendimiento de las líneas editadas genéticamente en condiciones de campo.
Por casualidad, investigadores alemanes descubrieron un efecto similar para los factores de transcripción ALOG1 en la cebada, lo que proporciona pistas interesantes sobre la evolución de las inflorescencias no ramificadas del trigo y la cebada, en comparación con las del arroz y el maíz, que muestran patrones de ramificación más elaborados.
Australia es el mayor exportador de trigo del mundo y produjo 36.237.477 toneladas métricas de la cosecha en 2022, la mayor cosecha anual registrada en el país.
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«El trigo aporta el 20% de las calorías y proteínas de la dieta humana, y los científicos y mejoradores necesitan encontrar maneras de aumentar el rendimiento del grano de trigo entre un 60% y un 70% para 2050 para mantener la seguridad alimentaria para la creciente población mundial», dice el Dr. Boden.
«Estudios como el nuestro son particularmente importantes porque proporcionan una lista de objetivos genéticos que pueden usarse con nuevas tecnologías, como la transformación y la edición de genes, para generar nueva diversidad que pueda ayudar a mejorar la productividad de los cultivos.
«Anticipamos que nuestra investigación conducirá a nuevos descubrimientos de genes que controlan el desarrollo de espiguillas y florecillas en el trigo y, al hacerlo, beneficiará el desarrollo de estrategias para mejorar el potencial de rendimiento del trigo».