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Variantes genéticas permiten duplicar producción de granos en cultivo de sorgo

Doreen Ware sorgo
Doreen Ware, profesora e investigadora en sorgo del Laboratorio Cold Spring Harbor (CSHL).

Según los investigadores, el gen clave detrás del aumento de rendimiento también puede ayudarnos a mejorar el rendimiento de otros cultivos evolutivamente cercanos como el maíz o el arroz.

Los científicos de plantas del Laboratorio Cold Spring Harbor (CSHL) y el Servicio de Investigación Agrícola (ARS) del Departamento de Agricultura de Estados Unidos (USDA), en su búsqueda de soluciones a los desafíos mundiales de producción de alimentos, han duplicado la cantidad de granos que puede producir una planta de sorgo.

El sorgo, una de las fuentes de alimentos, piensos animales y biocombustibles más importantes del mundo, se considera un cultivo modelo para la investigación porque tiene una alta tolerancia a la sequía, el calor y las condiciones de alta salinidad. Aumentar el rendimiento del grano se ha vuelto aún más importante para los fitomejoradores, agricultores e investigadores a medida que tratan de abordar y superar los problemas de seguridad alimentaria relacionados con el cambio climático, el crecimiento de las poblaciones y la escasez de tierra y agua.

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Dirigido por Doreen Ware, profesora adjunta en CSHL e investigadora del USDA, y el colega del USDA, Dr. Zhanguo Xin, el equipo de investigación identificó nuevas variaciones genéticas que ocurrieron en el gen MSD2 del sorgo, aumentando el rendimiento del grano en un 200%. MSD2 es parte de una línea de genes que aumenta la fertilidad de las flores al reducir la cantidad de ácido jasmónico, una hormona que controla el desarrollo de semillas y flores.

“Cuando esta hormona disminuye, se libera un desarrollo que normalmente no ocurre”, dijo Nicholas Gladman, becario postdoctoral en el laboratorio de Ware y primer autor del estudio, publicado recientemente en The International Journal of Molecular Sciences. “Eso permite la formación completa de los órganos sexuales femeninos en estas flores, lo que permite una mayor fertilidad.”

Izquierda: Se muestran los granos de una planta de sorgo normal. | Derecha: Se muestra cómo se duplicó la cantidad de granos en la variante genética. Imagen: CSHL

MSD2 está regulado por MSD1, un gen descubierto por el equipo de Ware el año pasado. La manipulación de cualquiera de los genes aumenta la producción de semillas y flores.

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“Los principales cultivos de cereales están muy cerca unos de otros evolutivamente. Muchos de los genes que comparten tienen funciones similares”, dijo Yinping Jiao, un asociado postdoctoral en el laboratorio de Ware y uno de los autores del estudio. “Este gen que juega un papel importante en el control del rendimiento del sorgo también puede ayudarnos a mejorar el rendimiento de otros cultivos como el maíz o el arroz“.

El laboratorio de Ware utiliza este tipo de investigación genética para comprender cómo las plantas han cambiado con el tiempo.

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“Estos análisis genéticos en realidad nos dan los mecanismos moleculares que brindan más oportunidades para diseñar cultivos en el futuro”, dijo.

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