Los científicos de la Academia de Ciencias de China han rastreado los mecanismos responsables de la reducción del contenido de proteína de la semilla en los híbridos modernos de maíz y las líneas endogámicas.
Los resultados abren nuevas oportunidades para el mejoramiento de maíz para mejorar la calidad y la eficiencia del uso de nitrógeno
“Existen prerrequisitos económicos y ambientales para crear maíz de alto rendimiento que pueda producir un cultivo nutritivo al mismo tiempo que reduce el nivel de nitrógeno aplicado al suelo. Para ello, es importante determinar los factores genéticos responsables de las propiedades indicadas”, citan los autores del artículo, publicado el 17 de noviembre en la revista Nature, por el portal Phys.org.
Durante milenios, los fitomejoradores han alterado genéticamente especies de plantas para crear semillas con una mayor proporción de metabolitos para mejorar el valor nutricional y la salud. A medida que el maíz se convirtió en la principal fuente de alimento para el ganado, aumentar el contenido de almidón y los rendimientos se convirtió en una prioridad, mientras que el contenido de proteínas y el sabor se convirtieron en objetivos secundarios.
En consecuencia, los híbridos de maíz modernos contienen solo entre un 5% y un 10% de proteína. En contraste, el teocintle, el ancestro silvestre del maíz, tiene un contenido de proteína de semilla de 20-30%, según el estudio.
Los científicos pueden rastrear la disminución de la proteína de la semilla de maíz, pero los mecanismos genéticos no estaban claros. Un equipo de científicos de la Academia de Ciencias de China decidió identificar los genes responsables de la diferencia en el contenido de proteínas entre el teosinte y el maíz generando una secuencia completa del genoma del teosinte. Al cruzar teosinte con maíz y analizar la descendencia, los investigadores pudieron identificar el locus de rasgos cuantitativos (QTL) o regiones cromosómicas específicas que están asociadas con los rasgos en cuestión.
Los investigadores se centraron en un QTL alto en proteína significativo en el cromosoma 9. Las muestras de QTL alto en proteína 9 de teosinte (THP9) no solo mostraron el efecto más fuerte durante el mapeo de QTL, sino que también codificaron una enzima llamada asparagina sintetasa 4 (ASN4), que juega un papel importante papel en el metabolismo del nitrógeno. Estudios previos sobre arroz, trigo y cebada han demostrado que los cambios en la expresión de estos genes alteran el crecimiento de las plantas y el contenido de nitrógeno.
Si bien la variante (alelo) del gen THP9-teocintle (THP9-T) está altamente expresada en las raíces y hojas del teosinte, este no es el caso en el maíz endogámico correspondiente debido al empalme incorrecto de las transcripciones del gen.
“Este puede ser uno de los factores que conduce a diferencias en la absorción de nitrógeno”, explicó Wu Yungrui, uno de los autores del estudio. – En pruebas de campo, nuestro equipo confirmó que el alelo THP9-T puede aumentar la eficiencia de utilización de nitrógeno en condiciones normales y bajas de nitrógeno. Un análisis posterior mostró que THP9-T tiene el potencial de mejorar el contenido de proteínas en semillas y plantas de maíz a través de la reproducción. Es decir, es posible crear híbridos valiosos que contengan el alelo THP9-T, aunque se necesitan grandes ensayos de campo en varias ubicaciones geográficas para establecer completamente su potencial”.
(Fuente: phys.org. Maíz silvestre (izquierda) y maíz moderno (derecha). Foto: CEMPS).
