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Descubren genes de resistencia contra fatal enfermedad del trigo

Trigo con roya amarilla. Imagen: Jianping Zhang

Científicos pertenecientes a entidades de investigación pública de Australia y el Reino Unido han aislado 3 importantes genes de resistencia contra la roya amarilla del trigo, una enfermedad que puede devastar más del 70% de los campos de este importante cereal a nivel global. Este avance permitirá desarrollar variedades de trigo resistentes al problemático patógeno.

Investigadores de la Universidad de Sidney, la Organización de Investigación Científica e Industrial de la Commonwealth (CSIRO) de Australia, el Centro John Innes del Reino Unido, Limagrain (Reino Unido) y el Instituto Nacional de Botánica Agrícola (NIAB) del Reino Unido, han aislado los primeros genes de resistencia importantes contra la dañina enfermedad de la roya amarilla que está devastando los cultivos de trigo en todo el mundo.

El descubrimiento de los científicos, que han clonado tres genes relacionados con la resistencia a la roya, conocidos como Yr7, Yr5 y YrSP, permitirá que estos genes importantes sean monitoreados con precisión e integrados en programas de mejoramiento genético para la lucha contra patógenos en constante cambio que podrían devastar alrededor de 70% o más de los cultivos de trigo.

El trigo es el alimento base de más de un tercio de la población mundial y uno de los alimentos estables más importantes desde el punto de vista económico. La roya del trigo es una de las enfermedades más extendidas y devastadoras y la roya amarilla, que es de color amarillo brillante y tiene forma de rayas, es la más problemática de estos patógenos en todo el mundo porque se adapta fácilmente a diferentes climas y ambientes, y no hay muchos genes efectivos que los fitomejoradores e investigadores puedan usar en sus variedades.

La caracterización de estos tres genes fue posible en un corto período de tiempo debido a la mejora de la tecnología y la colaboración liderada por Australia y el Reino Unido.

El equipo de investigación de la Universidad de Sydney sobre la roya en cereales, bajo la dirección del Profesor Robert Park, un líder mundial en investigación de la roya del trigo, creó poblaciones de mutantes en 2015 e identificó mutantes para cada gen, aunque sin saberlo en paralelo, científicos del Reino Unido estaban trabajando en dos de los genes. Descubrieron el trabajo de cada uno en una conferencia internacional (el XIII Simposio Internacional de Genética del Trigo) en abril de 2017 y comenzaron a colaborar.

Los hallazgos se publicaron recientemente hoy en Nature Plants.

La coautora de la Universidad de Sídney, Dra. Peng Zhang, dijo que esta investigación fue una contribución importante para nuestra comprensión de la clase de proteína de receptor inmune de los genes de resistencia en el trigo; a pesar de una estructura génica muy similar, cada gen confiere una especificidad de reconocimiento distinta y única al patógeno de la roya amarilla.

“Este trabajo finalmente resolvió las relaciones entre estos tres genes y proporcionó una respuesta a una pregunta que tiene más de 30 años”, afirmó. “Nuestro trabajo representa el primer aislamiento molecular autenticado de los principales genes de resistencia contra la roya amarilla”.

La co-autora principal Jianping Zhang fotografiada en CSIRO, Australia. Imagen: Jianping Zhang

Los dos autores principales son las estudiantes de doctorado: la Sra. Jianping Zhang (co-supervisada por el Profesor Robert Park y la Dra. Peng Zhang de la Universidad de Sydney y el Dr. Evans Lagudah de CSIRO) y la Sra. Clemence Marchal del Centro John Innes, Reino Unido.

La candidata a doctor, Jianping Zhang, dijo que hasta hace poco tiempo, se necesitarían muchos años para clonar un gen de resistencia del trigo. “Con los avances en la genómica mutacional, la secuenciación y las tecnologías de clonación, pudimos clonar los tres genes en un período de tiempo relativamente corto”, dijo Zhang, miembro del Instituto de Agricultura de Sydney y del Instituto de Fitomejoramiento de Cobbitty y dirigiendo su investigación tanto en la Universidad de Sydney como en CSIRO.

“Ahora tenemos un conocimiento profundo de la estructura genética y las relaciones entre estos tres genes importantes”.

La Dra. Zhang dijo que el avance también podría posibilitar la edición de genes que se han vuelto ineficaces en la resistencia a la roya, con el fin de tratar de volver a activar su eficacia como una forma de protección contra los agentes patógenos y minimizar el uso de fungicidas. Todo este trabajo solo es posible después de aislar más genes y tener una mejor comprensión de sus arquitecturas y funciones.

“Se han desarrollado marcadores de diagnóstico para que estos genes puedan utilizarse rápidamente en programas de mejoramiento de trigo en todo el mundo”, concluyó.

“Además, la clonación y el análisis funcional de estos genes podrían conducir a nuevas estrategias de control en el futuro”.

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