Un sistema de fertilizantes recientemente desarrollado proporcionará nutrición a los cultivos de algodón de ingeniería en todo el mundo y una dosis mortal para las malezas que son cada vez más resistentes a los herbicidas, según un estudio de Texas A&M AgriLife Research.
El nuevo sistema aplica fosfito a los cultivos de algodón diseñados para expresar un cierto gen, un gen que hace que el algodón pueda procesar el fosfito en nutrición mientras que el mismo compuesto suprime las malas hierbas que no pueden usarlo, dijeron los investigadores.
"Nuestros investigadores aquí en Texas A&M AgriLife han abordado un problema que les cuesta a los productores miles de millones de dólares", dijo el Dr. Patrick Stover, vicerrector de agricultura y ciencias de la vida en Texas A&M en College Station y director interino de AgriLife Research. "Una solución económica, ambientalmente segura y sostenible.
Stover dijo que este es un descubrimiento emocionante y oportuno en el movimiento para adelantarse al problema actual de que las malezas evolucionan más rápido que los químicos y otros métodos desarrollados para controlarlos.
"Creemos que el sistema de ptxD / fosfito que hemos desarrollado es una de las tecnologías más prometedoras de los últimos tiempos que puede ayudar a resolver muchos de los problemas biotecnológicos, agrícolas y ambientales que enfrentamos", dijo el Dr. Keerti Rathore, una planta de AgriLife Researchbiotecnólogo en College Station.
"La fertilización selectiva con fosfito permite el crecimiento sin obstáculos de las plantas de algodón que expresan el gen ptxD mientras se suprimen las malas hierbas" es el título de a Actas de la Academia Nacional de Ciencias artículo de revista que se lanzará la semana del 4 de junio
El fósforo es un elemento importante que requieren todos los seres vivos; la vida no es posible sin él. La mayoría de los organismos solo pueden utilizar el fósforo en forma de ortofosfato.
"Hemos determinado que las plantas de algodón que expresan ptxD pueden utilizar fosfito como única fuente de fósforo mientras que las malezas no pueden hacerlo, lo que lo hace efectivo para suprimir el crecimiento de malezas", dijo Rathore.
Dijo que las plantas transgénicas que expresan el gen bacteriano ptxD obtienen la capacidad de convertir fosfito en ortofosfato. Dichas plantas permiten un esquema de fertilización selectiva, basado en fosfito como la única fuente de fósforo para el cultivo, al tiempo que ofrecen una alternativa efectiva asuprimir el crecimiento de malezas que no pueden utilizar esta forma de fósforo "
El equipo de investigación internacional dirigido por Rathore está formado por el Dr. Devendra Pandeya, el Dr. Madhusudhana Janga, el Dr. Muthu Bagavathiannan y LeAnne Campbell, todos con Texas A&M AgriLife en College Station. Otros son el Dr. Damar Lopez-Arredondo y el Dr. PriscilaEstrella-Hernández en StelaGenomics Inc. y el Dr. Luis Herrera-Estrella en el Centro de Investigación y Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, todos en Irapuato, México.
Esta investigación fue financiada en parte por Cotton Inc. La resistencia a los herbicidas de malezas y el control de malezas son las preocupaciones No. 2 y No. 3 de los productores de algodón de EE. UU. Después de los costos de los insumos.
"Podemos y lo haremos para nuestros productores de algodón en Texas y más allá, en colaboración con Cotton Inc. y sus socios", dijo el Dr. Bill McCutchen, director asociado ejecutivo de AgriLife Research en College Station.
Las malezas generalmente se manejan de forma manual, mecánica o química. Sin embargo, dijo, las opciones de control químico se están reduciendo rápidamente debido a un número creciente de malezas resistentes a los herbicidas en los campos de cultivo, con pocas alternativas en el horizonte.
"A lo largo de los años, ha quedado muy claro que se necesitan nuevas estrategias para el control de malezas para sostener la producción agrícola mientras se reduce nuestra dependencia de los herbicidas", dijo Herrera-Estrella. "Existe una necesidad urgente de sistemas alternativos de supresión de malezas para sostenerproductividad del cultivo, al tiempo que reduce nuestra dependencia de los herbicidas y la labranza ".
Rathore, que ha estado investigando la mejora genética del algodón durante más de 20 años, dijo que la resistencia a los herbicidas en las malezas no solo es un problema de los EE. UU., Sino un desafío global para los productores de algodón, maíz y soja.
Tal desarrollo también aliviará algunas de las percepciones negativas asociadas con el uso de genes de resistencia a herbicidas y una fuerte dependencia de los herbicidas, dijo.
Rathore también ha desarrollado plantas de algodón que producen niveles muy bajos de gosipol en las semillas para mejorar los aspectos de seguridad y nutrición de la semilla de algodón, pero al mismo tiempo mantienen niveles normales de este químico en el follaje, las partes florales, la corteza de las cápsulas y las raíces paraprotección contra insectos y patógenos.
Anteriormente publicó un informe que identifica a ptxD como un gen marcador seleccionable para producir plantas de algodón transgénicas. El gen ptxD derivado de Pseudomonas stutzeri WM88 codifica una enzima que transforma el fosfito en ortofosfato, una forma metabolizable de fósforo, cuando se expresa en plantas transgénicas.
Rathore dijo que el sistema ptxD / fosfito demostró ser altamente efectivo para inhibir el crecimiento del amaranto Palmer resistente al glifosato. La resistencia a las tecnologías actuales en esta maleza altamente nociva comenzó a aparecer en los campos hace unos 10-15 años.
"Los resultados presentados en nuestro artículo demuestran claramente que el sistema ptxD / fosfito puede servir como un medio altamente eficaz para suprimir las malas hierbas en suelos naturales con bajo contenido de fósforo, incluidos los resistentes al herbicida glifosato, al tiempo que permite un mejor crecimiento del ptxD-expresando plantas de algodón debido a la menor competencia de las malas hierbas debilitadas ", dijo Rathore.
A diferencia de las malezas que adquieren resistencia a los herbicidas, dijo que es muy poco probable que las malezas tengan la capacidad de usar fosfito como fuente de fósforo.
"Para que una maleza adquiera la capacidad de utilizar fosfito, uno de sus genes deshidrogenasa tendrá que someterse a una serie compleja de mutaciones múltiples en su secuencia de ADN; es poco probable que ocurra por mutaciones aleatorias que ocurren en todos los organismos".Dijo Rathore.
Otro punto importante, dijo, se compara con el fosfato, el fosfito tiene una mayor solubilidad y una menor tendencia a unir los componentes del suelo. Por lo tanto, si se aplica en una formulación adecuada para evitar la lixiviación, se pueden usar cantidades menores sin sacrificar los rendimientos del cultivo.
"Incluso si algo de fosfito termina en arroyos y ríos y eventualmente en lagos y mar, las especies de algas serán incapaces de usarlo como fuente de fósforo, evitando así la proliferación de algas tóxicas que matan peces y otras criaturas en cuerpos de agua", Dijo Herrera-Estrella.
Los estudios futuros se centrarán en probar los transformantes ptxD en los campos con bajo contenido de fósforo, así como evaluar la utilidad del fosfito como un 'herbicida' exagerado ', dijo Rathore. Además, el impacto a largo plazo del usode fosfito como fuente de fósforo en la microflora del suelo bajo condiciones de campo necesita ser investigado.
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Materiales proporcionado por Comunicaciones de Texas A&M AgriLife . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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