Aunque el gen consecuente GNI-A1 en sí mismo da como resultado un menor rendimiento de grano, los investigadores demostraron que su mutación, el alelo de función reducida de GNI-A1, conduce a un mayor número de floretes fértiles y a un mayor conteo de granos.Debido a este efecto positivo, el alelo mutado ha sido seleccionado durante el curso de la domesticación del trigo.
La gran tribu de Triticeae abarca varios cultivos de cereales importantes, incluido el trigo harinero Triticum aestivum L. y la cebada Hordeum vulgare L.. Uno de los principales resultados del proceso de domesticación de especies seleccionadas de Triticae ha sido el aumento del número de granos por inflorescencia en los modernoscultivares: debido a un aumento en la fertilidad del florete del cultivo.
todos Triticeae las plantas producen una inflorescencia no ramificada, conocida como espiga. En el trigo, la espiga se compone de varias espiguillas, cada una de las cuales genera un número indeterminado de floretes productores de granos. En la etapa de desarrollo floral llamada "antera blanca", cada unala espiguilla de trigo normalmente produce hasta 12 primordios de florete potencialmente fértiles. Sin embargo, más del 70% de los floretes abortan durante su desarrollo. Si bien se sabe que el número de granos establecidos por espiguilla está determinado por la fertilidad de cada florete, la base genéticaEl grupo internacional de investigadores, incluidos varios científicos del Instituto Leibniz de Genética de Plantas e Investigación de Plantas de Cultivos IPK Gatersleben, ha colaborado en un esfuerzo por descifrar la base genética de la fertilidad de los flósculos en el trigo..
Los investigadores se centraron en los loci de rasgos cuantitativos QTL responsables de un mayor número de granos por espiguilla, que previamente se identificó mediante un análisis de asociación de todo el genoma del pan de trigo de invierno europeo. Fueron capaces de mapear el QTL e identificaron el genAumento del número de grano 1 GNI-A1, que había evolucionado en el Triticeae a través de la duplicación de genes, en el brazo cromosómico 2AL.
Los científicos demostraron que el GNI-A1 resultante codificaba un factor de transcripción homeodominio de cremallera de leucina clase I HD-Zip I. La expresión del factor de transcripción resultó en la inhibición del crecimiento y desarrollo de la raquilla del trigo, el eje que llevalos floretes dentro de las espiguillas, por lo tanto, afectaron negativamente la fertilidad del florete y el rendimiento de grano.
En el transcurso de la domesticación, una disminución de la expresión de GNI1 condujo a floretes más fértiles y un aumento de granos por espiguilla. Sin embargo, a través del análisis adicional de cultivares de trigo harinero de alto rendimiento, los investigadores pudieron revelar una reducción dealelo de función del gen GNI-A1. Este alelo mutado se encontró en el trigo moderno con mayor fertilidad del flósculo, lo que implica que aumentó la fertilidad del flósculo y que una selección de cultivares de trigo que portaban el alelo de función reducida había tenido lugar durante una mayor domesticación del trigo.
El primer autor del estudio, el Dr. Shun Sakuma Instituto Leibniz de Genética de Plantas e Investigación de Plantas de Cultivos IPK, Gatersleben, Alemania y la Universidad Tottori, Japón, que había comenzado este trabajo bajo la supervisión del Dr. Takao Komatsudaen el Instituto Nacional de Ciencias Agrobiológicas actualmente Organización Nacional de Investigación Agrícola y Alimentaria NARO, Japón, enfatiza que "este estudio muestra por primera vez una asociación directa entre el aumento de la fertilidad del florete, un mayor número de granos por espiga y mayores rendimientos de parcelasde trigo cultivado en el campo ... "El proyecto había continuado cuando el Dr. Sakuma se unió al grupo de investigación del Dr. Thorsten Schnurbusch en el IPK Gatersleben. Se realizaron más experimentos en colaboración con miembros de otros tres grupos de investigación del IPK y científicos.de la Universidad Hebrea Israelí de Jerusalén.
Como resultado adicional de la colaboración internacional, GNI-A1 demostró ser un ortólogo del gen Vrs1 de cebada, que controla la fertilidad del flósculo lateral y conduce al desarrollo inhibido del flósculo. Similar al alelo de función reducida de GNI-A1, elLos mutantes con pérdida de función de Vrs1 condujeron a un mayor rendimiento de grano. Habiendo contribuido previamente a dilucidar la base molecular de la cebada Vrs1, el Dr. Komatsuda NARO ahora está "muy satisfecho de haber descubierto lo que GNI1 realmente hace en el trigo."La aparición de GNI1 / Vrs1 y la selección paralela de los alelos mutados parecen estar en línea con la hipótesis del hotspot genético, lo que implica que las mutaciones evolutivas relevantes tienden a acumularse en genes específicos y en posiciones específicas dentro de los genes".
La identificación y comprensión de la base genética de la fertilidad del florete ahora abre nuevas opciones para una mayor investigación de la arquitectura de las plantas y para la mejora del rendimiento de grano en el trigo. Y, como lo señaló el Dr. Schnurbusch IPK, "este conocimiento puede ayudar a encontrargenes relacionados que trabajan en la misma dirección para mejorar aún más la cría de cereales para satisfacer las demandas necesarias "
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Materiales proporcionado por Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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