El maíz, o maíz, se cultiva en todo el mundo, como alimento, materia prima y fuente de biocombustible, y es uno de los cultivos más producidos junto con el trigo y el arroz.
por Cactus Communications
Hoy en día, la importancia del maíz como grano no tiene rival y los métodos para aumentar el rendimiento de los cultivos, reducir los costos agrícolas y garantizar una agricultura sostenible son fundamentales.
Se ha demostrado que los aumentos en el rendimiento del maíz están relacionados con el uso de fertilizantes nitrogenados. Pero también se ha visto que su absorción de fertilizante nitrogenado del suelo es ineficiente, en solo alrededor del 40-65%. Comprender qué causa esta ineficiencia es importante para mejorar el crecimiento de los cultivos de manera económica y sostenible (menos uso de fertilizantes). Sin embargo, las técnicas tradicionales para la disección y el análisis de tejidos requieren mucha mano de obra y carecen de precisión, lo que dificulta que los científicos obtengan información clara sobre los tipos y características de las células.
Recientemente, una nueva técnica llamada secuenciación de ARN de células individuales (scRNA-seq) ha cambiado el juego en el análisis de tejidos a nivel celular. Se trata de una técnica versátil que se ha aplicado a muestras de tejido humano, ratones, arroz, maní y otras plantas, revelando patrones clave de expresión génica y vías de desarrollo celular.
Ahora, en una colaboración entre el Instituto de Nanfan y la Industria de Semillas, la Academia de Ciencias de Guangdong, China, y la Facultad de Agricultura y Biología de la Universidad de Agricultura e Ingeniería de Zhongkai, China, los científicos han utilizado esta herramienta para caracterizar las raíces del maíz . «La aplicación de scRNA-seq para identificar genes específicos del tipo de célula responsables de la absorción y el procesamiento de nitrógeno brinda nuevas esperanzas para optimizar la capacidad de absorción de nutrientes de las raíces en cultivos, incluido el maíz», dice el profesor Yongwen Qi, quien dirigió la colaboración.
En su estudio, el equipo analizó más de 7000 células de las puntas de las raíces de plántulas cultivadas en medios con o sin fertilizante de nitrato. Identificaron y caracterizaron 11 tipos de células o tejidos principales que estaban presentes en números marcadamente diferentes. Esto reflejó la alta heterogeneidad de las puntas de las raíces del maíz. La comparación de células de plántulas cultivadas en cualquiera de los dos medios mostró que, en estos tipos de células, había 85 genes específicos de tipos de células para la respuesta a nitratos, solo algunos de ellos conocidos por la absorción y el metabolismo de nitratos.
Un análisis posterior reveló pistas sobre las vías de desarrollo de varias células. Por ejemplo, se descubrió que las células ciliadas de la raíz derivaban de un subtipo de célula epidérmica.
Los científicos también compararon los tipos de células entre las raíces de maíz y arroz para encontrar genes que son comunes y aquellos que están diferenciados, obteniendo información sobre los genes que podrían haberse conservado evolutivamente en todas las especies de cultivos. Encontraron 57 pelos de raíz , 216 endodermis y 80 genes de floema que se conservan.
Los genes caracterizados en este estudio podrían servir como hoja de ruta para los investigadores que buscan formas de controlar con precisión la expresión génica y las variaciones en tipos de células o tejidos específicos, en el maíz u otros cultivos. «Aunque no se capturaron todos los tipos de células, nuestros resultados son un recurso valioso para investigar los tipos de células y la respuesta de los cultivos de maíz a los fertilizantes de nitrato. Este trabajo también proporciona un ejemplo para la exploración de la heterogeneidad celular en un tejido especial de una planta. Más «, los genes caracterizados en este estudio podrían ser objeto de análisis adicionales para mejorar genéticamente los cultivos de varias especies. Esperamos que este estudio pueda proporcionar ideas y métodos para el aislamiento de genes, el control de la expresión génica y las características de las plantas, e incluso la reproducción de precisión», dice el Prof. Qi.
A través de sus hallazgos, el equipo del Prof. Qi ha allanado el camino para nuevas exploraciones en biotecnología y mejoramiento de cultivos. En particular, este estudio presenta un paso significativo hacia un crecimiento del cultivo de maíz más eficiente y económico, pero sostenible, para un futuro más dorado.
La investigación fue publicada en The Crop Journal .
