Aplican CRISPR para ajustar genes del maíz y generar cultivos más productivos

El crecimiento de las células madre, necesario para el desarrollo del grano, está controlado en el maíz por un conjunto de genes llamados CLE. Pero cómo estos genes cambian el maíz, es complicado. Utilizando la edición del genoma con CRISPR, los investigadores de CSHL descubrieron que podían cambiar el rendimiento del grano y el tamaño de la mazorca afinando la actividad de uno de los genes CLE, ZmCLE7. En la imagen: una mazorca de maíz sin modificar con actividad normal del gen ZmCLE7 (1) está empaquetada con filas regulares de granos. Al apagar ZmCLE7 (2) se acortó la mazorca, se interrumpieron los patrones de hileras y se redujo el rendimiento del grano. Sin embargo, la disminución de la actividad del mismo gen (3) condujo a un aumento en el rendimiento del grano, mientras que el aumento de la actividad del gen (4) disminuyó el rendimiento del grano.

Científicos del Cold Spring Harbor Laboratory lograron utilizar con éxito la herramienta CRISPR para editar el genoma del maíz y modificar el crecimiento de células madre y el rendimiento del grano. Un primer paso para aumentar el rendimiento agrícola en un cultivo con genoma complejo.

Cold Spring Harbor Laboratory/ 22 de enero, 2021.- El maíz, o choclo, ha cambiado durante miles de años desde las malezas que producían mazorcas con menos de una docena de granos hasta las mazorcas llenas de cientos de granos jugosos que vemos hoy en los campos. Las potentes técnicas de edición de ADN, como CRISPR, pueden acelerar ese proceso. El profesor David Jackson del Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) y su becario postdoctoral Lei Liu colaboraron con la profesora asociada Madelaine Bartlett de la Universidad de Massachusetts Amherst para utilizar esta técnica altamente específica para jugar con los números de granos de maíz. El laboratorio de Jackson es uno de los primeros en aplicar CRISPR al complejo genoma del maíz.

El ADN se divide en dos partes: el gen y las regiones reguladoras que promueven o suprimen la actividad de los genes. En este contexto, Jackson afirma:

«Mucha gente estaba usando CRISPR en un sentido muy simple solo para alterar los genes por completo, para anular el gen. Pero se nos ocurrió esta nueva idea para CRISPR, las regiones promotoras que activan el gen. Y eso es lo que da este resultado muy interesante donde podemos obtener la variación en los rasgos [agrícolas] que necesitamos en la agricultura«.

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Jackson quería aumentar la cantidad de granos por mazorca. La vía de desarrollo del grano de maíz incluye genes que promueven el crecimiento y la diferenciación de las células madre en distintos órganos vegetales. Jackson y Liu se centraron en los CLE, una familia de genes que actúan como freno para detener el crecimiento de células madre. Pero el genoma del maíz es complejo. La familia CLE contiene casi 50 genes relacionados, con regiones promotoras que varían de un gen a otro. ¿Qué partes son más importantes para la producción de granos? Liu dice:

«Así que básicamente apuntamos al azar a la región promotora: no tenemos idea de qué parte del promotor es importante. Así que probablemente en el siguiente paso, nos centraremos más en averiguar qué parte del promotor es crítica. Y, entonces, probablemente haremos que nuestro promotor CRISPR sea más eficiente. Podemos obtener un mejor alelo que puede producir más rendimiento de grano o tamaño de mazorca«.

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Los cultivos de cereales como el maíz son una fuente importante de alimento para los seres humanos y pienso para el ganado. Jackson y Liu esperan que su nueva estrategia CRISPR aumente el rendimiento de los cultivos por hectárea y haga que la agricultura sea más sostenible.

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