Gen de maíz mutante aumenta el azúcar en semillas, hojas y puede conducir a una mejor cosecha

Esa es la conclusión de los investigadores de Penn State cuyo estudio anterior descubrió el gen ufo1 del maíz responsable de crear la línea de maíz mutante. Ahora están evaluando sus efectos y el potencial de inclusión en el cultivo de nuevas líneas de maíz que pueden prosperar mejor en un mundo en calentamiento. El descubrimiento de niveles más altos de azúcar en los tejidos vegetales en su último estudio es solo otro aspecto que los genetistas de plantas deben considerar.

«Este descubrimiento tiene implicaciones para la seguridad alimentaria y la cría de nuevas líneas de cultivos que pueden hacer frente mejor a un clima cambiante; con el maíz, todavía hay mucho por hacer», dijo Surinder Chopra, profesor de genética del maíz en la Facultad de Agricultura Ciencias. «De hecho, hay una gran diversidad genética y fenotípica en el maíz, y podemos usar esa diversidad y hacer la pregunta,» ¿Cómo se distribuye el gen ufo1 en las 10,000 líneas de germoplasma existentes? «

¿Pueden los genetistas de plantas seleccionar algo de esa diversidad e incorporar el gen ufo1 para mejorar el maíz? Esa es la pregunta que Chopra está tratando de responder, comenzando con este nuevo estudio que encontró niveles elevados de azúcar en las semillas y hojas del linaje mutante del maíz.

¿Qué características se pueden mejorar en el maíz con la ayuda del gen ufo1?

«Por supuesto, tolerancia al estrés, pero también probable desarrollo de semillas, lo que tiene implicaciones para el rendimiento de semillas y la mejora de la biomasa», dijo Chopra. «Y nos gustaría desarrollar un mejor tipo de planta que pueda crecer en un cultivo más denso, pero al mismo tiempo sea más productivo. Y finalmente, necesitamos mirar hacia la resiliencia y la sostenibilidad. Podemos producir líneas de maíz que obtengan el la misma cantidad de rendimiento con menos insumos de fertilizantes y menos agua necesaria? «

Chopra inició una investigación sobre el gen ufo1 del maíz debido a su asociación con una pigmentación naranja / roja en la línea mutante del maíz. El renombrado genetista de maíz Charles Burnham, de la Universidad de Minnesota, identificó este notable mutante UFO1 alrededor de 1960. Otro conocido genetista de maíz, Derek Styles, de la Universidad de Victoria, Canadá, un estudiante de Burnham, así que elegí el nombre, que significa «factor inestable de naranja».

En 1997, Styles envió semillas de Chopra para la línea mutante. Desde entonces, ha introducido sus genes en una línea innata mantenida por su grupo de investigación en Penn State. En 2019, Chopra resolvió el misterio genético detrás de ovni1.

Sin embargo, resulta que el gen controla muchas características de la planta además de la pigmentación. Sin embargo, UFO1 es solo un gen y no funciona solo en el genoma del maíz, anotó Chopra.

Hay más de 30.000 genes en la planta de maíz, por lo que es importante aprender cómo interactúa ufo1 con otros genes antes de que los genetistas de plantas puedan usarlo en la reproducción de un nuevo tipo de cultivo, agregó. «Para pasar al aspecto de la reproducción, primero tenemos que aprender cómo funciona realmente este gen», dijo Chopra. «Necesitamos aprender cómo interactúa con las proteínas, y aprender sobre estas interacciones de proteínas será el objetivo de la investigación futura».

Pero por ahora, este estudio ha revelado cómo la acumulación de azúcar en las semillas de maíz cambia en presencia o ausencia del gen ufo1, según Debamalya Chatterjee, estudiante de doctorado en agronomía, quien dirigió la investigación.

«En el camino, podríamos usar este conocimiento del gen ufo1 en la reproducción para hacer mejores cruces que hagan a los híbridos más fuertes y más productivos, donde los azúcares y los almidones están en equilibrio», dijo.

Los investigadores dieron un paso en esa dirección hoy (3 de mayo) cuando publicaron sus resultados en Fisiología de las plantas, informa que el gen mutante del maíz ufo1 influye en la diferenciación celular, influye en la acumulación de carbohidratos y hormonas en la planta y modula los patrones de expresión de genes esenciales involucrados en el desarrollo de la semilla de maíz.

Todos los materiales vegetales analizados en el estudio se cultivaron durante los veranos 2016-2020 en el Centro de Investigación Agrícola Russell E. Larson, Rock Springs, y en invernaderos y cámaras de crecimiento de plantas en el campus de Penn State University Park. Los parientes y las existencias genéticas se obtuvieron del Centro de existencias de cooperación genética de maíz operado por el Servicio de Investigación Agrícola del Departamento de Agricultura de los EE. UU.

La Fundación Nacional de Ciencias y una beca internacional del Consejo Indio de Investigación Agrícola apoyaron este trabajo.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Penn State. Original escrito por Jeff Mulhollem. Nota: El contenido se puede cambiar según el estilo y la longitud.