El tamaño del grano es una característica agronómica importante e influye tanto en el rendimiento como en la calidad del grano en los cultivos agrícolas, incluido el arroz. Utilizando técnicas de edición genética, es posible aumentar la longitud de los granos de arroz y crear variedades productivas más rápidamente que con el mejoramiento tradicional.
Un equipo de investigación dirigido por el profesor Li Yunhai del Instituto de Genética y Biología del Desarrollo (IGDB) de la Academia de Ciencias de China ha descubierto un mecanismo previamente oculto que regula el tamaño del grano de arroz, un factor clave que determina el rendimiento y la calidad de los cultivos.
Los resultados del estudio, publicado en The EMBO Journal, muestran cómo las interacciones moleculares redox actúan como «interruptores» y «tijeras» para ajustar el desarrollo del grano.
El tamaño del grano de arroz afecta directamente tanto a la productividad como al valor de mercado, y se sabe desde hace mucho tiempo que la proteína GS3 inhibe el alargamiento del grano. Las mutaciones naturales que reducen la actividad de GS3 se utilizan ampliamente en el mejoramiento del arroz para producir granos más largos. Sin embargo, el mecanismo molecular exacto que controla la función GS3 aún no está claro.
El equipo de investigación descubrió que GS3 forma grupos moleculares (oligómeros) a través de enlaces disulfuro, un enlace químico entre átomos de azufre en las proteínas. Estos grupos reducen la capacidad de GS3 para interactuar con otra proteína reguladora del crecimiento (subunidad de proteína G RGB1), aliviando así su restricción en la elongación del grano.
Los investigadores identificaron una enzima llamada glutaredoxina, denominada WG1, como las «tijeras» moleculares de este sistema. WG1 rompe los enlaces disulfuro que mantienen unidos los grupos GS3 y los convierte nuevamente en monómeros (moléculas activas individuales capaces de restringir el alargamiento del grano). Esta transformación redox resalta un sistema regulador dinámico impulsado por las condiciones oxidativas celulares.
Los investigadores también descubrieron que la región C-terminal rica en cisteína de GS3 es necesaria para la formación de grupos, lo que explica por qué las variantes naturales de «cola acortada» de GS3 dan lugar a granos más cortos.
Este descubrimiento vincula la biología de oxidación-reducción con la ciencia agrícola. Esta es la primera demostración de regulación redox en la señalización de la proteína G vegetal. Esto abre la puerta a la manipulación de las interacciones proteicas mediante ingeniería redox. La edición genética dirigida en la región rica en cisteína de GS3 podría permitir una regulación precisa de la longitud del grano, una estrategia prometedora para el futuro «arroz de diseño» con posibles beneficios para diversos cultivos, afirmó el profesor Li Yunhai, investigador principal.
Fuente: Academia China de Ciencias. Autor: Zhang Nannan.
