Una modificación genética simple puede triplicar el número de granos de sorgo, una planta tolerante a la sequía que es una fuente importante de alimentos, piensos y biocombustibles en muchas partes del mundo. En una nueva investigación publicada hoy en Comunicaciones de la naturaleza , los científicos del Laboratorio Cold Spring Harbor CSHL han descubierto cómo ese cambio genético aumenta el rendimiento de la planta: al reducir el nivel de una hormona clave, generando más flores y más semillas. Su descubrimiento apunta hacia una estrategia para aumentar significativamenterendimiento de otros cultivos de granos.
Doreen Ware, Ph.D., profesor adjunto de CSHL y científico investigador del Servicio de Investigación Agrícola ARS del USDA, dirigió la investigación, junto con el colega del ARS Zhanguo Xin, Ph.D. Su estudio se centró en el alto rendimientocepas de sorgo que fueron generadas hace varios años por el Dr. Xin. Una mutación genética desconocida introducida por la mutagénesis química, un método utilizado durante muchas décadas por criadores e investigadores para inducir variaciones genéticas en las plantas, resultó en un aumento en el número degranos, es decir, semillas contenidas en las frutas, que produce cada planta.
Al igual que muchos cultivos de cereales, los granos de sorgo se producen en racimos de flores que se desarrollan a partir de una estructura elaboradamente ramificada en la parte superior de la planta llamada panícula. Cada panícula puede producir cientos de flores. Hay dos tipos de flores, y generalmente solouna de estas, conocida como la espiguilla sésil SS, es fértil. El otro tipo de flor, llamado espiguillas pediceladas PS, no produce semillas. En las plantas modificadas que el Dr. Xin produjo, sin embargo, produjeron espiguillas sésiles y pedicelladas.semillas, triplicando el número de granos de cada planta.
Ware y su equipo querían entender qué causó este cambio dramático. Al secuenciar completamente los genomas de las plantas modificadas, descubrieron que las mutaciones clave afectaban a un gen que regula la producción de hormonas. Las plantas que portan la mutación producen niveles anormalmente bajos de desarrollohormona reguladora llamada ácido jasmónico, particularmente durante el desarrollo de las flores.
A través de experimentos posteriores, el equipo aprendió que el ácido jasmónico impide que las espiguillas de pedicelto produzcan semillas. "Entonces, cuando la hormona vegetal es baja, obtenemos semillas en cada una de las flores. Pero cuando la hormona vegetal es alta, tenemosun número reducido de flores fértiles, que termina en un número reducido de semillas ", explica el Dr. Yinping Jiao, del laboratorio Ware, coautor principal del nuevo artículo.
Ahora que el equipo ha descubierto los cambios biológicos que triplican la producción de granos de sorgo, esperan aplicar la misma estrategia para aumentar la producción de granos en plantas relacionadas que son vitales en el suministro mundial de alimentos, como el arroz, el maíz y el trigo.el conocimiento ayudará a guiar la mejora de los cultivos a través de prácticas de mejoramiento tradicionales, así como enfoques que aprovechan las tecnologías de edición del genoma, dice Ware.
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Materiales proporcionado por Laboratorio Cold Spring Harbor . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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