El crecimiento y el desarrollo de todos los organismos depende de la regulación coordinada de la expresión génica en el tiempo y el espacio, y esto está controlado en gran medida por secuencias no codificantes en el genoma. Un desafío importante en la mejora de cultivos habilitada por la genómica es la anotación funcional de la regulación ciselementos en genomas de cultivos y la capacidad de aprovechar estas secuencias, ya sea a través de la reproducción o la biotecnología, para ajustar las rutas de destino con una interrupción mínima de las complejas redes en las que residen.
Un equipo de investigadores dirigido por Andrea Eveland, Ph.D., miembro asistente, Donald Danforth Plant Science Center, ha trazado el genoma 'funcional' no codificante en el maíz durante una ventana de desarrollo temprana crítica para la formación de polenborlas y orejas con granos.
Integrando información sobre la estructura de la cromatina, los perfiles de transcripción y los estudios de asociación de todo el genoma, sus análisis proporcionan una visión exhaustiva de la regulación de la diferenciación de inflorescencia en un cultivo de cereales importante, que finalmente da forma a la arquitectura e influye en el potencial de rendimiento. Este estudio de Parvathaneni yBertolini et al., "El panorama regulatorio del desarrollo temprano de la inflorescencia del maíz", se publicó el 6 de julio de 2020 en la revista, biología del genoma .
"Tenemos una buena idea de los principales controladores del desarrollo de la inflorescencia en el maíz a partir de años de estudios genéticos clásicos", dijo Eveland. "Pero el simple hecho de eliminar su función o expresarlos constitutivamente generalmente no da como resultado un maíz de mayor rendimiento. Necesitamosaprenda a ajustar su expresión con precisión en el espacio y el tiempo para lograr resultados óptimos. Este estudio sirve de base para hacerlo ".
Durante el siglo pasado, el mejoramiento y mejoramiento híbrido basado en el maíz ha llevado a la selección de borlas más pequeñas que interceptan menos luz y secuestran menos recursos, y orejas más grandes y más productivas. Dado que la borla y la oreja se desarrollan mediante un programa de desarrollo común,Una mejora adicional de los rasgos del oído requerirá el desacoplamiento de este programa, por ejemplo, mediante elementos reguladores específicos de la borla o del oído. Comprender cómo los mismos genes están regulados de manera diferente en la borla y el oído, y usar esta especificidad para controlar uno sobre el otro,mejorar los esfuerzos de mejoramiento en el maíz.
La investigación de Eveland se centra en los mecanismos de desarrollo que controlan los rasgos de la arquitectura de las plantas en los cultivos de cereales. Específicamente, investiga cómo se forman los órganos de las plantas a partir de células madre y cómo la variación en las redes reguladoras de genes subyacentes puede modular con precisión la forma de la planta. Su equipo integra ambosenfoques computacionales y experimentales para explorar cómo las perturbaciones en estas redes de genes pueden alterar la morfología, tanto dentro de una especie como a través de los pastos, con el objetivo final de definir objetivos para mejorar el rendimiento de grano en los cereales.
Además del equipo de Eveland, los coautores incluyen investigadores de la Universidad Estatal de Florida, la Universidad de California en Davis y la Urbana-Champaign de la Universidad de Illinois. La investigación colaborativa fue financiada por la National Science Foundation PGRP en premios a Eveland ycoautor Alexander Lipka, Ph.D. UIUC para identificar la variación reguladora para mejorar los rasgos de rendimiento de maíz, y para Hank Bass, Ph.D. FSU para aplicar técnicas en el perfil de cromatina a especies de cultivos agronómicos importantes.
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Materiales proporcionado por Centro de ciencia de plantas Donald Danforth . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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