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Descubrimiento genético puede mejorar la calidad, rendimiento y nutrición del maíz

Maíz en un campo del Instituto de Microbiología Waksman en Piscataway, Nueva Jersey.
Foto: Hugo Dooner/Instituto de Microbiología Waksman

Según un estudio dirigido por la Universidad Estatal de Nueva Jersey (Rutgers), los investigadores podrían mejorar los rendimientos de maíz y su valor nutricional después de descubrir reguladores genéticos que sintetizan almidón y proteínas en el grano ampliamente consumido.

La investigación, publicada en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, podría beneficiar a millones de personas que dependen del maíz para la nutrición en América del Sur, África y otros lugares.

El suministro de maíz del mundo depende de mejorar su rendimiento y calidad, que se basa en la acumulación de almidón y proteínas en el endospermo del grano, según el estudio. El endospermo, una importante fuente de nutrición humana que contiene almidón, aceites y proteínas, es el tejido de la semilla que rodea a los embriones.

“Encontramos un enfoque novedoso para descubrir nuevos reguladores en la síntesis de almidón y proteína, que determinan el rendimiento y la calidad del grano”, dijo el autor principal del estudio, Zhiyong Zhang, becario postdoctoral en el Instituto de Microbiología Waksman de la Universidad de Rutgers-New Brunswick. .

Los científicos descubrieron cómo el almidón de maíz y las proteínas se sintetizan simultáneamente en el endospermo, lo que podría permitirles encontrar un buen equilibrio entre la calidad de los nutrientes y el rendimiento, dijo Zhang. La domesticación del maíz y el mejoramiento moderno han aumentado gradualmente el contenido de almidón, pero disminuyó la acumulación de proteínas en los endospermos.

Los investigadores analizaron las proteínas clave en los granos de maíz conocidos como zeínas, que carecen de lisina, un aminoácido esencial (un componente básico de las proteínas), lo que resulta en una mala calidad de los nutrientes. Durante el mejoramiento de maíz a lo largo de décadas, las personas aumentaron el contenido de lisina cultivando maíz con niveles más bajos de zeínas. Sin embargo, los niveles actuales de lisina son demasiado bajos para satisfacer las necesidades de la población en rápido crecimiento del mundo.

Por lo tanto, los genetistas moleculares y los productores de maíz están tratando de reducir drásticamente los niveles de zeína para mejorar la calidad de los nutrientes del maíz, centrándose en bloquearlos y a los llamados factores de transcripción. La transcripción es cuando la información en el ADN de un gen se transfiere hacia ARN, y posteriormente estos originan como resultado proteínas que desempeñan un papel clave en los tejidos, órganos, estructura y funciones del cuerpo.

El equipo de investigación descubrió que dos factores de transcripción juegan un papel clave en la regulación de la síntesis de almidón y proteína, allanando el camino para que las investigaciones futuras comprendan completamente el equilibrio entre la calidad de los nutrientes y el rendimiento a nivel molecular.

Los coautores de Rutgers incluyen al investigador postdoctoral Jiaqiang Dong y al autor principal Joachim Messing, director del Instituto Waksman. Además, científicos de los Institutos de Ciencias Biológicas de Shanghai, Instituto de Fisiología y Ecología de Plantas, Academia China de Ciencias contribuyeron al estudio.

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