Los inviernos en el este de Rusia son intensamente fríos, con temperaturas del aire que regularmente alcanzan los -30 grados Fahrenheit en algunos lugares. Es un clima aparentemente inhóspito, pero las plantas nativas han encontrado formas de prosperar allí. El genetista de plantas de la Universidad de Illinois, Erik Sacks, sospechaba que uno de ellosEstas plantas pueden ser la clave para la cría de cultivos de biomasa y alimentos tolerantes al frío. Para descubrirlo, el explorador botánico de hoy en día partió por el este de Rusia con colegas del Instituto de Recursos Fitogenéticos VIR, por sus siglas en inglés NI Vavilov.especímenes de la hierba perenne Miscanthus sacchariflorus .
"Miscanthus es parte de una tribu de pastos, la Andropogoneae, que incluye sorgo, caña de azúcar y maíz", explica Sacks. "Debido a que se encuentra muy al norte, esta población de Miscanthus sacchariflorus es probable que sea el más resistente al frío de ese grupo. Si queremos mejorar la resistencia al frío en este grupo tan importante de plantas, esta será la mejor población para estudiar ".
Sacks y sus colegas recolectaron miscantos de 47 ubicaciones en el este de Rusia, incluyendo al menos una ubicación donde Sacks no esperaba encontrarlo; en ese caso, usó sus manos desnudas para sacarlo del suelo. Fragmentos de rizomas vivos fueronenviado a la U de I para ser analizado genéticamente y al Sistema Nacional de Germoplasma de Plantas del USDA para su mantenimiento y distribución a científicos de todo el mundo para su uso en mejoramiento e investigación. También se proporcionaron muestras al banco de genes VIR.
Mientras estaba en el campo, el equipo de Sacks también midió rasgos que pueden usarse para predecir la producción de biomasa: altura, número de tallos y diámetro del tallo. Cuando el genetista de plantas y la autora principal del informe, Lindsay Clark, analizaron el material vegetal en U de I, encontró varios marcadores genéticos asociados con los rasgos medidos en el campo.
"Normalmente, los obtentores tienen que cultivar plantas de estas colecciones y evaluarlas en una prueba de campo replicada", dice Sacks. "Eso es muy costoso y lleva mucho tiempo. En el futuro, cuando la gente vaya a recolectar, si hay heredablesrasgos de valor que pueden medirse rápidamente en el campo, nuestros resultados sugieren que puede valer la pena hacerlo. Puede que no sea tan perfecto como una prueba de campo replicada en múltiples sitios, pero le da un lugar para comenzar ".
El análisis también mostró que las plantas en la colección eran genéticamente diversas, un hecho que los criadores podrían explotar para expresar rasgos deseables en nuevas variedades de miscanthus o para agregar mayor resistencia al frío a sus parientes, caña de azúcar y maíz.
Además, la mayoría de las plantas eran diploides, con cada célula conteniendo dos copias de cada cromosoma, pero el 2 por ciento eran tetraploides, con cuatro copias. La variedad de miscantos más ampliamente cultivada en los Estados Unidos M. × giganteus , es un híbrido estéril derivado de tetraploide M. sacchariflorus y diploide M. sinensis .
"Tenemos este genotipo de M. × giganteus ahora se cultiva para biomasa. Cuando tenemos inviernos fríos como los que tuvimos a principios de 2014 aquí en Illinois, no funciona bien. Eso se debe a que es de un área subtropical en Japón ", explica Clark.
"Si usamos los tetraploides de esta colección para hacer nuevos estériles M. × giganteus variedades, tendrían mucha más resistencia al frío que la variedad actual ", agrega Sacks.
El equipo de investigación tiene mucho más trabajo por hacer antes de que las nuevas variedades de miscanthus estén disponibles comercialmente, pero Sacks ve la exploración como un éxito. "La diversidad genética es la base para todo mejoramiento de cultivos, y las colecciones de germoplasma juegan un papel clave. Sin ellas, los fitomejoradores no pueden hacer grandes mejoras en nuestros cultivos en términos de rendimiento, resistencia y una variedad de diferentes tensiones abióticas y bióticas ", dice.
El artículo, "Características ecológicas y in situ asociaciones genéticas para rasgos de componente de rendimiento de Miscanthus salvaje del este de Rusia ", se publica en Annals of Botany. El estudio fue apoyado por subvenciones del Programa de Exploración de Plantas del Sistema Nacional de Germoplasma de Plantas del USDA-ARS y la Oficina de Biología y Biología del DOEInvestigación ambiental.
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Materiales proporcionado por Facultad de Ciencias Agrícolas, del Consumidor y Ambientales de la Universidad de Illinois ACES . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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