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Descubrimiento en gen del trigo podría impulsar el rendimiento de varios cultivos agrícolas

Arquitectura floral en el trigo. Destacados en morado son las espiguillas adicionales que forman parte de las espiguillas emparejadas. Imagen de CSIRO.

Un nuevo estudio ha aislado un gen que controla la forma y el tamaño de las espiguillas en el trigo en un avance que podría ayudar a los fitomejoradores a aumentar el rendimiento en uno de los cultivos más importantes del mundo.

El equipo del Centro John Innes (Reino Unido) dice que el mecanismo genético subyacente que encontraron también es relevante para la arquitectura de la inflorescencia (o arquitectura floral) en varios otros cereales principales, incluidos el maíz, la cebada y el arroz.

La identificación genética de un rasgo agronómicamente relevante representa un hito importante en la investigación sobre el trigo; un cultivo con un genoma notoriamente complejo.

Los hallazgos, publicados hoy en la revista The Plant Cell, brindan a los fitomejoradores una nueva herramienta para acelerar la búsqueda mundial de mejora del trigo. El estudio también destaca una gama de técnicas de próxima generación disponibles para la investigación fundamental sobre el trigo, el cultivo más abundante del mundo.

La “Iniciativa Trigo”, que coordina la investigación mundial para el trigo, ha identificado la arquitectura floral como uno de los rasgos clave que debe mejorarse si se quiere alcanzar un aumento de rendimiento del 1,6% para alimentar a una población mundial en crecimiento.

El Dr. Scott Boden, del Centro John Innes, cuyo laboratorio de genética de cultivos dirigió el estudio junto con colegas de Australia y Cambridge, dijo que representaba un avance tanto en el laboratorio como en el campo.

“Esta publicación es un ejemplo de lo que somos capaces de hacer en el trigo ahora con muchos de los recursos que se están incorporando. Hemos ido del campo al laboratorio y viceversa. Este es un gen del desarrollo que contribuye a muchos de los rasgos agronómicamente importantes. Este conocimiento y los recursos que provienen de este estudio se pueden usar para ver si realmente beneficia el rendimiento “.

“Nos hemos acercado a esto en un sentido académico, pero lo hemos movido hacia herramientas de fitomejoradores con las que pueden trabajar para optimizar el desarrollo floral”.

La diversidad de la arquitectura floral ha sido explotada por generaciones de cultivadores para aumentar los rendimientos, y la variación genética de este rasgo tiene el potencial de impulsar aún más la producción de granos.

El estudio se centró en la genética detrás de un rasgo mutante específico en el trigo harinero conocido como espiguillas emparejadas, donde una inflorescencia de trigo está formada por dos espiguillas en lugar una sola como es habitual. Este rasgo, que se asemeja a la producción de flores en el maíz y el arroz, es una variación que podría conducir a un aumento en el rendimiento.

Utilizando una variedad de técnicas que incluyen transformación de plantas, secuenciación de genes y mejoramiento rápido, los investigadores investigaron líneas de trigo que muestran espiguillas emparejadas, derivadas de una población de mapeo llamada generación avanzada por entrecruzamiento multi- parental (MAGIC, por su sigla en inglés); una población de trigo de primavera creada como una herramienta para estudiar e identificar los orígenes genéticos de los rasgos relevantes.

El estudio reveló que un gen llamado TEOSINTE BRANCHED1 (TB1) regula la arquitectura de la inflorescencia del trigo, promoviendo espiguillas emparejadas a través de un mecanismo que retrasa la floración y reduce la expresión de genes que controlan el desarrollo de ramas laterales llamadas espiguillas.

Un análisis más detallado mostró que los alelos que modifican la función de TB1 estaban presentes en una amplia gama de cultivares de trigo modernos principales utilizados por los cultivadores en el Reino Unido y Europa. Además, los alelos variantes para TB1 estaban presentes en dos de los tres genomas de trigo de invierno y trigo de primavera.

El análisis genético también mostró que TB1 está relacionado con otro gen que se conoce desde hace mucho tiempo: el llamado gen de la Revolución Verde, Rht-1, que controla la altura de la planta.

Otros estudios determinarán si algunos de los efectos atribuidos a Rht-1 son en realidad efectos de TB1.

Los autores del estudio dicen que el gen TB1 también es importante para la contribución de la diversidad de la arquitectura floral en varios otros cereales, incluidos el maíz, la cebada y el arroz, con interés en el trabajo que ya proviene de esas comunidades de investigación.

El Dr. Boden espera que uno de los impactos del estudio sea alentar a más investigadores de carrera temprana a elegir el trigo para proyectos de investigación de desarrollo.

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