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La edición de genes mejora la calidad del grano y reduce el estrés por calor en el arroz

Usando CRISPR, investigadores de la Universidad de Arkansas pudieron reducir la «tiza» del grano en el arroz (granos calcáreos que se trituran fácilmente en la molienda),  mediante la supresión de un gen que juega un papel muy importante en el desarrollo de arroz de menor calidad.

Universidad de Arkansas / 28 de julio, 2023.- A medida que las temperaturas globales continúan aumentando, mantener la calidad y el rendimiento de los cultivos adaptados a temperaturas más bajas se convertirá cada vez más en un desafío.

Un cultivo que se sabe que se ve afectado por las temperaturas nocturnas más altas durante la fase de maduración es el arroz, que puede exhibir una condición conocida como «calcificación» debido al estrés por calor.

La tiza es cuando el gránulo de arroz es menos compacto debido a la disminución de la concentración de almidón. Esto puede resultar en menores rendimientos de molienda, calidad de cocción y valor de mercado general.

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Un nuevo artículo publicado en Plant Journal por investigadores de la Universidad de Arkansas y la División de Agricultura del Sistema de la Universidad de Arkansas, o UADA, puede ofrecer un remedio para la tiza tanto genética como inducida por el calor. El artículo titulado, «La mutagénesis dirigida del gen de la pirofosfatasa translocadora H+ vacuolar reduce la tiza del grano en el arroz«, detalla cómo el equipo pudo editar genéticamente una cepa de arroz japónica para reducir la tiza.

Los investigadores se dirigieron específicamente a un gen que codifica la pirofosfatasa translocadora de H+ vacuolar (V-PPasa), una enzima conocida por desempeñar un papel en el aumento de la tiza del grano. Usando la tecnología de edición de genes CRISPR-Cas9, el equipo pudo reducir la expresión de V-PPase editando un elemento promotor, que controla cuánto se expresa.

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Las líneas de arroz mutadas dieron como resultado una disminución de 7 a 15 veces en la tiza, dependiendo de la cepa de arroz, con el consiguiente aumento en el peso del grano. Los resultados se mantuvieron incluso bajo el aumento de las temperaturas nocturnas. En general, las líneas mutadas se caracterizaron por un empaquetamiento más compacto de los gránulos de almidón y la formación de granos de arroz translúcidos (en lugar de calcáreos), lo que muestra una clara mejora en la calidad del arroz.

El proceso fue lo suficientemente novedoso como para que el primer autor del artículo, Peter James Icalia Gann, becario Fulbright en el Programa de Biología Celular y Molecular, y la coautora, Vibha Srivastava, profesora del Departamento de Ciencias Ambientales, del Suelo y de Cultivos que tiene una cita conjunta con la U de A y la UADA, solicitaran una patente provisional.

“Si queremos mantener la vida en nuestro planeta, es realmente importante identificar soluciones a los problemas en nuestros sistemas alimentarios que surgen con el aumento de las temperaturas promedio”, dijo Gann. «Estábamos muy emocionados de compartir nuestros hallazgos que utilizaron la edición de genes en el arroz para mejorar la calidad del grano que se mantiene constante, incluso bajo estrés por calor».

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Los coautores adicionales incluyeron a Dominic Dharwadker, un estudiante con honores en química y bioquímica en la Universidad de Arkansas, así como a Sajedeh Rezaei Cherati, Kari Vinznat y Mariya Khodakovskaya del Departamento de Biología de la Universidad de Arkansas, Little Rock.

Gann y Dharwadker han sido reconocidos previamente por trabajos relacionados con premios de la Sociedad de Biología In Vitro y la Sociedad Estadounidense de Biólogos de Plantas.

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