Después de décadas de estudio, investigadores de la Universidad de Queensland han identificado una solución genética al problema del acame y caída del sorgo, que afecta al 10 por ciento de los cultivos de sorgo cada año.
por la Universidad de Queensland
El profesor David Jordan de la Alianza de Queensland para la Agricultura y la Innovación Alimentaria (QAAFI) de la UQ dijo que el acame se produce cuando los tallos de las plantas que producen altos rendimientos de granos se debilitan por la pérdida de agua.
«Perder una excelente cosecha de cereales porque las plantas se caen es desgarrador para los productores y socava los esfuerzos por aumentar la producción para mejorar la seguridad alimentaria», afirmó el profesor Jordan.
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Trabajando con el Departamento de Agricultura y Pesca del Centro de Investigación Hermitage en Warwick, el profesor Jordan descubrió que el acame ocurre cuando la escasez de agua detiene la fotosíntesis.
«Esto obliga a las plantas a depender de los carbohidratos almacenados en los tallos», afirmó.
«El cambio metabólico finalmente debilita los tallos, culminando con su muerte, mientras que los patógenos pueden invadir y debilitar aún más los tallos, provocando que se rompan».
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El estudiante de doctorado Xuemin Wang analizó datos de 14 estaciones y descubrió que el acame más severo (más del 20 por ciento) ocurrió en 2005, 2006 y 2017.
Encontró que las diferencias en la presión del aire registradas en el Índice de Oscilación del Sur explicaban el 29 por ciento de la variación estacional en la frecuencia de alojamiento.
«Nuestros datos también encontraron que a pesar de los importantes esfuerzos de mejoramiento y la rotación de cultivares comerciales, el nivel de resistencia al acame no parece haber mejorado», dijo el profesor Jordan.
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El equipo de investigación, que también incluye a la Dra. Emma Mace, que trabaja para QAAFI y el Departamento de Agricultura y Pesca, y al profesor Graeme Hammer, descubrió que los rasgos utilizados para aumentar los rendimientos también introducían una susceptibilidad al acame.
Un ejemplo es la altura de la planta, que es esencial para lograr mayores rendimientos pero también aumenta el riesgo de que el tallo falle y se acame.
«Cuanto mayor es el potencial de rendimiento de un híbrido de sorgo, más probable es que sufra acame, lo que crea un desafío para los obtentores que intentan mejorar ambos rasgos», dijo el profesor Jordan.
Dijo que para afrontar este desafío, los científicos llevaron a cabo uno de los estudios de asociación de todo el genoma del sorgo más grandes del mundo.
«Este estudio analizó 2.308 híbridos únicos cultivados en 17 ensayos de sorgo australiano durante tres años», dijo.
«Una visión de la genética de todo el genoma es importante, ya que significa que podemos buscar en la red de genes asociados al alojamiento aquellas vías a las que podemos apuntar para mejorar sin sacrificar el potencial de rendimiento».
El profesor Jordan dijo que el equipo encontró una forma de aumentar la fuerza del tallo sería alterar la composición de las moléculas utilizadas por la planta para ensamblar la pared celular de soporte.
Al mismo tiempo , reforzar la resistencia a las enfermedades ofrecería protección adicional.
El equipo de investigación ahora está preparado para traducir estos conocimientos en estrategias de mejoramiento específicas para beneficiar directamente a la industria australiana del sorgo.
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Anteriormente, los investigadores del sorgo de Queensland introdujeron una mayor resistencia a la sequía en los cultivares australianos transfiriendo ‘genes que se mantienen verdes’ del sorgo procedente de Etiopía.
Ahora se reconoce que los genes que se mantienen verdes han introducido un nivel de resistencia al acame al retrasar el cierre de la fotosíntesis y la muerte del tallo en respuesta a la escasez de agua.
«Estamos en el punto en el que hemos llegado lo más lejos posible con el mecanismo de permanencia ecológica para reducir la incidencia del alojamiento», afirmó el profesor Jordan.
«Al generar el nuevo mapa genético, ahora podemos identificar nuevas pistas para generar una mayor resistencia al acame en híbridos de sorgo de alto rendimiento «.
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La investigación fue publicada en Genética Teórica y Aplicada .
Más información: Xuemin Wang et al. Un estudio de asociación a gran escala de todo el genoma revela que el acame inducido por la sequía en el sorgo en grano está asociado con la altura de la planta y los rasgos relacionados con la removilización de carbono, Theoretical and Applied Genetics (2020). DOI: 10.1007/s00122-020-03665-2
