(John Innes Centre, 2022)
Ilustración 1. Características fenotípicas de Magnif (Rht-B13a) y Magnif M (Rht-B13b). (A) Magnif y (B) Magnif M cultivados en condiciones de invernadero en la etapa de crecimiento 69 de la escala de Zadoks. Desarrollo de la longitud del tallo (C) y la longitud del pedúnculo (D) en trigo cultivado en condiciones de campo. Los puntos de datos combinan mediciones de 5 a 10 plantas individuales cultivadas en el campo. Las barras de error representan el error estándar. Crédito: Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2022). DOI: 10.1073/pnas.2209875119
Las variedades de trigo de altura reducida o semi-enanas, con resistencia mejorada a la sequía, pronto podrán cultivarse en campos de todo el mundo, luego de un importante descubrimiento científico.
Investigadores del Centro John Innes, en colaboración con un equipo internacional de investigadores, han descubierto un nuevo gen, Rht13, que reduce la altura; lo que significa que las semillas pueden sembrarse a mayor profundidad en el suelo dando acceso a la humedad y sin el efecto adverso sobre la emergencia de las plántulas que se observa con las variedades de trigo existentes.
Las variedades de trigo con el gen Rht13 podrían convertirse rápidamente en variedades de trigo que permitan a los agricultores producir trigos de altura reducida en condiciones de suelo más secas.
«Hemos encontrado un nuevo mecanismo que puede producir variedades de trigo de altura reducida sin algunas de las desventajas asociadas con los genes convencionales del semi-enanismo. El descubrimiento del gen, sus efectos y su ubicación exacta en el genoma del trigo significa que podemos brindar a los mejoradores un marcador genético perfecto, que les permita obtener trigo más resistente a las condiciones del clima», dijo la Dra. Philippa Borrill, líder del grupo del Centro John Innes, una de las autoras del estudio.
El estudio, que aparece en “Actas de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS)”, sugiere que los beneficios agronómicos adicionales del nuevo gen del semi-enanismo pueden incluir tallos más rígidos, más capaces de soportar un clima adverso.
Desde la década de los 60´s y la «Revolución Verde», los genes de altura reducida han aumentado los rendimientos de trigo a nivel mundial, porque el trigo de tallo corto que se produce invierte más su energía en la producción de granos que en el crecimiento de tallos y también ha mejorado la resistencia al acame. Sin embargo, los genes de la Revolución Verde introducidos en el trigo también tienen una desventaja importante: cuando estas variedades se siembran a mayor profundidad para accesar a la humedad en ambientes con escasez de agua, es posible que no alcancen la superficie del suelo.
El gen enano Rht13 recientemente descubierto supera este problema de la emergencia de las plántulas porque actúa en tejidos que se encuentran a mayor altura en el tallo del trigo. Por lo tanto, el mecanismo de enanismo solo tiene efecto una vez que la plántula ha emergido por completo. Esto les da a los agricultores una ventaja significativa cuando siembran a mayor profundidad en condiciones de menor humedad o bien en condiciones secas.
El descubrimiento del gen Rht13 fue posible gracias a los recientes avances en la investigación genómica del trigo, principalmente la publicación en 2020 de el Pan Genome, un atlas de 15 genomas de trigo recopilados alrededor del mundo. Estudios previos habían identificado el locus Rht13 (la región del ADN) ubicado en el cromosoma 7B en el genoma del trigo, pero no se había identificado el gen subyacente.
En colaboración con el grupo de Wolfgang Spielmeyer en CSIRO Australia, los investigadores usaron ARN y secuenciación de cromosomas para rastrear este nuevo gen de semi-enanismo.
Encontraron un cambio de mutación de un punto, un cambio de una sola letra en una secuencia de ADN, y esta variación en el locus Rht13 codifica un gen NB-LRR auto-activo, un gen relacionado con la defensa, que está encendido todo el tiempo.
Los experimentos que probaron los efectos del gen en una diversidad de plantas de trigo transgénicas, confirmaron que la variación Rht13 representa una nueva clase de gen de altura reducida más comúnmente asociado con la resistencia a enfermedades, a diferencia de los genes de la Revolución Verde ampliamente utilizados (Rht-B1b y Rht-D1b), que están asociados con las fitohormonas y, por lo tanto, afectan el crecimiento general.
«Este es un descubrimiento notable porque abre una nueva forma de usar estos genes NB-LRR auto-activos en el mejoramiento genético agrícola». explica el Dr. Borrill.
“En ambientes secos, este gen alternativo de altura reducida, permitirá a los agricultores sembrar semillas a profundidad, sin tener que arriesgar la emergencia de las plántulas. Creemos que los tallos más rígidos podrían resultar en menos acame (donde éste se presenta), y la regulación positiva de un gen de enanismo relacionado con patógenos puede ayudar a mejorar la respuesta de resistencia a ciertos patógenos”
El siguiente paso de esta investigación será probar cómo funciona este gen en diversos entornos agronómicos que van desde el Reino Unido hasta Australia. El equipo de investigación también está indagando cómo funciona el mecanismo y está estudiando la hipótesis de que este semi-enanismo puede deberse a restricciones moleculares en la pared celular que impiden el alargamiento.
Referencias:
John Innes Centre. (25 de Noviembre de 2022). New ‘Green Revolution’ gene discovery sows hope of drought resilient wheat. Obtenido de PHYS ORG: https://phys.org/news/2022-11-green-revolution-gene-discovery-drought.html
quimcasa.blog 