Cultivar trigo en condiciones de sequía puede ser más fácil en el futuro, gracias a una nueva investigación genética de la Universidad de California, Davis.
por UC Davis
Un equipo internacional de científicos descubrió que la cantidad correcta de copias de un grupo específico de genes puede estimular un crecimiento de raíces más prolongado , lo que permite que las plantas de trigo extraigan agua de suministros más profundos. Las plantas resultantes tienen más biomasa y producen un mayor rendimiento de grano, según un artículo publicado en la revista Nature Communications .
La investigación proporciona herramientas novedosas para modificar la arquitectura de la raíz del trigo para resistir condiciones de escasez de agua, dijo Gilad Gabay, investigador postdoctoral en el Departamento de Ciencias de las Plantas de UC Davis y el primer autor del artículo.
Las raíces son clave para un mejor rendimiento en sequía
«Las raíces juegan un papel muy importante en las plantas», dijo. «La raíz absorbe el agua y los nutrientes para apoyar el crecimiento de las plantas. Este hallazgo es una herramienta útil para diseñar sistemas de raíces para mejorar el rendimiento en condiciones de sequía en el trigo«.
Se ha hecho mucho para mejorar la producción de trigo, pero las pérdidas por estrés hídrico pueden anular otras mejoras. Las plantas que pueden adaptarse a condiciones de escasez de agua pero que tienen un mayor rendimiento serán clave para producir suficientes alimentos para una población en crecimiento frente al calentamiento global.
Hasta ahora, se sabía poco sobre los genes que afectan la estructura de la raíz del trigo. El descubrimiento de la familia de genes, conocida como OPRIII, y que diferentes copias de estos genes afectan la longitud de la raíz es un paso significativo, dijo el distinguido profesor Jorge Dubcovsky, líder del proyecto en el laboratorio donde trabaja Gabay.
«La duplicación de los genes OPRIII da como resultado una mayor producción de una hormona vegetal llamada ácido jasmónico que provoca, entre otros procesos, la producción acelerada de raíces laterales», dijo Dubcovsky. «Se pueden usar diferentes dosis de estos genes para obtener diferentes raíces».
De la genómica a la mejora
Para obtener raíces más largas, el equipo de investigadores utilizó la tecnología de edición de genes CRISPR para eliminar algunos de los genes OPRIII que se duplicaron en líneas de trigo con raíces más cortas. Por el contrario, el aumento de las copias de estos genes provocó raíces más cortas y ramificadas. Pero la inserción de un cromosoma de centeno, que resultó en una disminución de los genes de trigo OPRIII, provocó raíces más largas.
«Ajustar la dosis de los genes OPRIII puede permitirnos diseñar sistemas de raíces que se adapten a la sequía, a condiciones normales, a diferentes escenarios», dijo Gabay.
Conocer la combinación correcta de genes significa que los investigadores pueden buscar variedades de trigo que tengan esas variaciones naturales y reproducirlas para liberarlas a los productores que siembran en ambientes con poca agua.
Junli Zhang, Germán Burguener y Tyson Howell del Departamento de Ciencias de las Plantas contribuyeron al artículo, al igual que investigadores de la Universidad Agrícola de China en China, la Universidad de Fudan en China, el Instituto Médico Howard Hughes en Maryland, el Instituto Karolinska en Suecia, la Universidad Nacional de San Martin en Argentina, Instituto Tecnológico de Chascomús en Argentina, UC Berkeley, Universidad de Haifa en Israel y UC Riverside Metabolomics Core Facility.
Más información: Gilad Gabay et al, Las diferencias de dosis en los genes de la 12-OXOFITODIENOATO REDUCTASA modulan el crecimiento de la raíz del trigo, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-36248-y
