Científicos del Instituto de Genética y Biología del Desarrollo de la Academia China de Ciencias han identificado el gen SlABCG45 en tomates, clave para resistir malezas parásitas como Orobanche y Phelipanche sin afectar el rendimiento del cultivo. Al eliminar este gen mediante edición del genoma, los tomates mostraron una resistencia duradera y un aumento de más del 30% en la producción en campos infestados, ofreciendo una solución prometedora para la agricultura sostenible.
Academia China de Ciencias / 17 de febrero, 2025.- Un reciente avance de investigadores dirigidos por el profesor Li Jiayang, del Instituto de Genética y Biología del Desarrollo (IGDB) de la Academia China de Ciencias, ofrece nuevas esperanzas en la lucha contra las malezas parásitas, que causan pérdidas agrícolas globales que superan los 10 000 millones de dólares anuales.
Los investigadores han identificado un gen clave, el transportador de estrigolactona SlABCG45, en tomates, que desempeña un papel crucial para equilibrar la resistencia del huésped a las malezas parásitas y el rendimiento del fruto.
El estudio, publicado en The Innovation, destaca cómo SlABCG45, un transportador de estrigolactona (SL), media la defensa de la planta contra las especies de jopo/boomrape (Orobanche y Phelipanche) sin afectar el rendimiento del cultivo. Este descubrimiento se considera un paso significativo hacia el desarrollo de cultivos con resistencia duradera y de amplio espectro a las malezas parásitas.
La striga, una maleza parásita que ataca cereales monocotiledóneas como el maíz, el sorgo y el mijo, y el jopo, que ataca cultivos como el tomate, el girasol, la papa y el garbanzo, presenta importantes desafíos para la agricultura mundial. El manejo del parasitismo es complejo, y se han clonado y caracterizado muy pocos genes de resistencia en plantas.
Para identificar los genes clave que confieren resistencia al jopo, los investigadores realizaron un estudio de asociación genómica con 152 accesiones de tomate e identificaron a SlABCG45 como un gen crucial que media la resistencia del hospedador a Phelipanche aegyptiaca.
Descubrieron que SlABCG45 y su homólogo cercano, SlABCG44, eran transportadores de SL localizados en la membrana, con funciones esenciales en la exudación de SL a la rizosfera, el transporte de SL desde las raíces hasta los brotes y la mediación de la germinación de las semillas de jopo.
Curiosamente, SlABCG45 y SlABCG44 presentan diferenciación funcional. La expresión de SlABCG45 mostró una fuerte respuesta a la deficiencia de fósforo, una señal ambiental que induce parasitismo, biosíntesis de SL y exudación, mientras que SlABCG44 mostró una respuesta débil a la deficiencia de fósforo. Además, la mutación SlABCG45 tuvo un efecto relativamente débil en el tamaño del fruto, pero el mutante slabcg44 produce frutos más pequeños.
El equipo de investigación evaluó sistemáticamente el potencial de la edición genómica de SlABCG45 para la resistencia al jopo y demostró que la eliminación de SlABCG45 confiere una resistencia duradera y de amplio espectro a las especies de jopo en tomate.
Es importante destacar que los experimentos de campo realizados durante dos años consecutivos en la provincia de Xinjiang demostraron que la eliminación de SlABCG45 mejoró significativamente la resistencia del tomate al jopo, lo que resultó en un aumento del rendimiento de más del 30 % en un campo infestado con Phelipanche.
Finalmente, los investigadores propusieron que los cultivos deficientes en la biosíntesis de SL, como Slccd8, presentan resistencia a los jopos. Sin embargo, la aplicación agrícola de esta estrategia se ha visto obstaculizada por las características indeseables que conlleva, como el enanismo, el número excesivo de ramas, la reducción de la cantidad y el tamaño de los frutos, y la reducción del rendimiento de los mismos.
La eliminación de SlABCG45 mejoró significativamente la resistencia a Phelipanche y Orobanche sin sacrificar el desarrollo de los frutos, lo que elevó el rendimiento de los frutos en un campo infestado con Phelipanche.
Estos hallazgos demuestran que SlABCG45 es un objetivo crucial para el mejoramiento de cultivos resistentes a las malezas parásitas sin comprometer el rendimiento, lo que sienta las bases para prácticas agrícolas más sostenibles en el futuro.