Investigadores de la Universidad de Maryland descubrieron el gen que hace que una variedad rara de trigo desarrolle tres granos agrupados dentro de cada espiguilla, cuando normalmente solo hay uno . Su activación con técnicas modernas de biotecnología podría aumentar hasta tres veces la productividad de este cereal esencial para la seguridad alimentaria global.
Bioengineer / 14 de octubre, 2025.- Un descubrimiento revolucionario de la Universidad de Maryland (UMD) promete revolucionar el cultivo de trigo e impulsar drásticamente la seguridad alimentaria mundial. Investigadores han identificado el gen responsable de una característica extraordinaria en un mutante único de trigo que produce tres ovarios por flor en lugar del único ovario típico del trigo harinero convencional. Cada ovario tiene el potencial de convertirse en un grano, lo que indica que esta característica genética podría aumentar exponencialmente el número de granos por espiga de trigo, ofreciendo una estrategia convincente para satisfacer la creciente demanda de alimentos sin expandir las tierras agrícolas.
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Esta notable característica de la producción de múltiples ovarios se observó por primera vez en una variante de trigo de origen espontáneo, desafiando la norma biológica tradicional. Para desentrañar la base genética que sustenta esta novedosa característica, el equipo de la UMD emprendió un exhaustivo análisis genómico comparativo. Sus meticulosos esfuerzos condujeron a la identificación del gen WUSCHEL-D1 (WUS-D1) como el factor clave. En el trigo común, WUS-D1 permanece prácticamente inactivo durante el desarrollo floral temprano, pero en la variante mutante, este gen se activa, alterando fundamentalmente la morfogénesis floral.
La activación de WUS-D1 en las primeras etapas del desarrollo floral influye profundamente en la proliferación del tejido meristemático (las células indiferenciadas responsables de la formación de órganos). Esta sobreexpresión da como resultado meristemos florales agrandados, lo que facilita la diferenciación de múltiples pistilos u ovarios dentro de una misma flor. El mecanismo molecular subyacente a este efecto implica una mayor actividad transcripcional que impulsa el crecimiento de las estructuras reproductivas, lo que en última instancia favorece el desarrollo de sitios adicionales de producción de grano.
Las estrategias de manipulación genética, incluyendo técnicas precisas de edición genética como CRISPR-Cas9, podrían aprovechar esta vía genética para activar deliberadamente WUS-D1 en cultivares de trigo de élite. Al integrar este rasgo mediante el mejoramiento genético o la edición genómica, los científicos prevén la creación de nuevas variedades de trigo capaces de producir rendimientos de grano significativamente mayores por espiga. Estas innovaciones son prometedoras no solo para aumentar el rendimiento, sino también para mejorar la resiliencia del trigo ante el estrés ambiental. Las implicaciones van mucho más allá de la intriga académica. El trigo es uno de los cultivos básicos fundamentales de la humanidad, alimentando a miles de millones de personas en todo el mundo. El aumento de la producción de trigo mediante el mejoramiento tradicional se ha estancado en muchas regiones, mientras que los desafíos inminentes del cambio climático, la disminución de las tierras cultivables y el crecimiento de la población mundial ejercen una presión implacable sobre los sistemas alimentarios. La incorporación del rasgo multiovárico podría proporcionar un método sostenible y escalable para aumentar la productividad sin requerir insumos adicionales como agua o fertilizantes.
El Dr. Vijay Tiwari, destacado científico vegetal de la UMD, destacó el potencial de este descubrimiento para catalizar el desarrollo de trigo híbrido. El mejoramiento tradicional de trigo híbrido se ha enfrentado a numerosos desafíos biológicos y técnicos, pero las técnicas de activación genética dirigidas a WUS-D1 podrían allanar el camino para una producción de semillas híbridas rentable y eficiente. Este avance podría redefinir las prácticas de cultivo de trigo, marcando el comienzo de una nueva era de productividad agrícola y seguridad alimentaria.
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Más allá del trigo, este conocimiento genético podría aplicarse a otros cultivos de cereales donde el número de granos por flor limita el rendimiento. La naturaleza conservada de los genes de la familia WUSCHEL en diversas especies vegetales sugiere la posibilidad de transferir o imitar este mecanismo de regulación génica en la cebada, el centeno o incluso el arroz y el maíz. Estas aplicaciones intercultivos podrían impulsar importantes avances en la producción mundial de granos y fomentar la resiliencia agrícola.
Los investigadores emplearon rigurosos protocolos experimentales para validar sus hallazgos, incluyendo secuenciación detallada de ADN, ensayos de expresión génica y caracterizaciones fenotípicas de flósculos multiováricos. Cada etapa experimental corroboró que la activación de WUS-D1 se correlaciona directamente con un mejor desarrollo de los órganos florales y un mayor número de granos por espiguilla, lo que proporciona un sólido marco genético y mecanístico para futuras mejoras en los cultivos.
La exploración futura se centrará en optimizar el momento y el alcance de la activación de WUS-D1 para prevenir efectos secundarios indeseables, como la competencia por los recursos dentro de la planta o el impacto en la calidad del grano. Comprender las redes de interacción y las vías reguladoras del gen será fundamental para perfeccionar las estrategias de mejoramiento destinadas a maximizar el rendimiento, manteniendo al mismo tiempo la salud y la adaptabilidad de los cultivos.
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Esta investigación pionera no solo arroja luz sobre un aspecto fundamental de la biología del desarrollo vegetal, sino que también subraya el poder transformador de las tecnologías genéticas para abordar los desafíos globales de la seguridad alimentaria. La integración de rasgos multiováricos en variedades comerciales de trigo podría contribuir sustancialmente a cerrar la creciente brecha entre la oferta y la demanda de alimentos, ofreciendo esperanza para una agricultura sostenible en una era de limitaciones ambientales sin precedentes.
El estudio ejemplifica una colaboración interdisciplinaria exitosa, que aprovecha la experiencia en genómica vegetal, biología molecular y ciencias de los cultivos para convertir una variación genética natural en una herramienta viable para el avance agrícola. Con el apoyo de importantes agencias de financiación en Estados Unidos y Australia, esta investigación representa un esfuerzo conjunto para innovar y mejorar las estrategias de mejoramiento de cultivos mediante ciencia de vanguardia.
Con los continuos avances en genómica funcional y edición genética, los próximos años podrían presenciar la rápida implantación del trigo multiovárico en los campos de todo el mundo. A medida que los programas de mejoramiento adopten estos hallazgos, los agricultores pronto podrán cultivar plantas de trigo capaces de producir rendimientos significativamente mayores, contribuyendo así directamente a una mayor disponibilidad de alimentos, el desarrollo económico y la sostenibilidad ambiental a nivel mundial.