(Iowa State University, 2023)
Los investigadores de la Universidad Estatal de Iowa pueden haber resuelto un antiguo desafío, asociado con el desarrollo acelerado de líneas genéticas puras.
El uso de la genética «doble haploide» (DH) se ha convertido en una de las tecnologías básicas que sustentan el mejoramiento moderno del maíz. Sin embargo, la tecnología DH tiene tanto problemas como ventajas. Primero, requiere la creación de plantas «haploides» que portan un solo genoma materno. Luego, el único genoma haploide de la planta se duplica a través de un proceso químico que acelera el desarrollo de líneas endogámicas genéticamente puras.
Uno de los principales cuellos de botella de la tecnología DH es que las flores masculinas haploides usualmente son estériles. Este problema requiere exponer las plántulas a la colchicina química tóxica que estimula la duplicación del genoma y devuelve la fertilidad a las flores masculinas. El proceso es laborioso y costoso.
La investigación publicada recientemente en Nature Plants comparte noticias de una mutación que los científicos descubrieron, que restaura la fertilidad masculina en haploides sin el uso de colchicina. El trabajo fue realizado por Siddique I. Aboobucker, científico investigador en agronomía, con Thomas Lübberstedt, Catedrático de la Frey de Agronomía y director del Centro Raymond F. Baker para el Mejoramiento de Plantas, y el exestudiante graduado en agronomía Liming Zhou.
Ellos demostraron que aprovechar mutaciones que modifican el posicionamiento del mecanismo del huso durante la fase reproductiva de la planta (conocida como meiosis) puede restaurar la fertilidad masculina de las plantas haploides.
El mecanismo del huso ayuda a mantener la división celular en buen rumbo. Durante la meiosis normal, en las plantas «diploides» regulares que contienen dos conjuntos de cromosomas, los husos se organizan en pares perpendiculares que se alinean fácilmente. En las plantas haploides, los cromosomas se distribuyen de manera desigual durante la división celular, lo que conduce a altas tasas de infertilidad durante las siguientes fases de la reproducción.
Para abordar este problema, Aboobucker tuvo una idea que el equipo acordó que valía la pena investigar. Supusieron que un conjunto de anomalías genéticas de las plantas conocidas como mutantes de huso paralelo o «mutantes ps» que cambian los husos a una posición paralela en lugar de perpendicular durante la meiosis, podría mejorar la fertilidad masculina en haploides. Evaluaron la idea en Arabidopsis thaliana, una planta modelo de investigación que se usa frecuentemente como precursora para trabajar en maíz y otras especies de cultivos.
La idea funcionó: las plantas mutantes haploides crecieron y la mayoría fueron fértiles. Los resultados respaldan su idea de que la alineación desigual de las fibras del huso durante una fase crítica de la meiosis en los machos haploides puede superarse aprovechando la tendencia de los mutantes a producir una formación de huso más horizontal.
«El uso de esta mutación para superar el problema de la fertilidad masculina en las plantas haploides es una gran promesa para hacer más sencillos los protocolos intensivos en recursos, actualmente en vigor para los métodos artificiales (químicos) de duplicación del genoma para obtener líneas DH», dijo Lübberstedt.
Le da la mayor parte del crédito a Aboobucker, quien dirigió el proyecto para encontrar una solución a este antiguo problema de la infertilidad masculina haploide.
«Estoy empezando a darme cuenta de que esto es un gran dilema», dijo Aboobucker. «Las respuestas de colegas de todo el mundo desde que se publicó nuestro artículo han sido algo abrumadoras».
Lübberstedt y Aboobucker creen que las mutaciones benéficas que han identificado se pueden aplicar, con algunas modificaciones, al maíz y otros cultivos. Explorar este potencial es uno de los siguientes proyectos en su planeación.
Referencias:
Iowa State University. (17 de Febrero de 2023). PHYS ORG. Obtenido de Scientists exploit genetic mutation to accelerate plant breeding process: https://phys.org/news/2023-02-scientists-exploit-genetic-mutation.html
quimcasa.blog 