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El descubrimiento de la investigación del trigo arroja secretos genéticos que podrían dar forma a cultivos futuros

El descubrimiento de la investigación del trigo arroja secretos genéticos que podrían dar forma a cultivos futuros
Arquitectura floral en trigo. Las espiguillas resaltadas en púrpura son las espiguillas adicionales que forman parte de las espiguillas emparejadas. Crédito: CSIRO

Un nuevo estudio ha aislado un gen que controla la forma y el tamaño de las espiguillas en el trigo, un avance que podría ayudar a los mejoradores a generar aumentos de rendimiento en uno de los cultivos más importantes del mundo.


por John Innes Center


El equipo del Centro John Innes dice que el mecanismo genético subyacente que han encontrado también es relevante para la arquitectura de la inflorescencia (floral) en varios otros cereales importantes, incluidos el maíz, la cebada y el arroz.

La identificación genética de un rasgo agronómicamente relevante representa un hito significativo en la investigación del trigo ; un cultivo con un genoma notoriamente complejo.

Los hallazgos, publicados hoy en la revista The Plant Cell , brindan a los mejoradores una nueva herramienta para acelerar la búsqueda global para mejorar el trigo. El estudio también destaca una gama de técnicas de próxima generación disponibles para la investigación fundamental del trigo, el cultivo más abundante del mundo.

(Ver: Los científicos optimizan la edición principal para arroz y trigo)

La Iniciativa del Trigo, que coordina la investigación mundial sobre el trigo, ha identificado la arquitectura floral como uno de los rasgos clave que deben mejorarse si se quiere alcanzar un aumento del rendimiento del 1,6% necesario para alimentar a una población mundial en crecimiento.

El Dr. Scott Boden del Centro John Innes, cuyo laboratorio de genética de cultivos dirigió el estudio junto con colegas de Australia y Cambridge, dijo que representaba un gran avance tanto en el laboratorio como en el campo.

«Este artículo es un ejemplo de lo que somos capaces de hacer con el trigo ahora con muchos de los recursos que se están incorporando. Hemos ido del campo al laboratorio y viceversa. Este es un gen del desarrollo que contribuye a muchos rasgos agronómicamente importantes. Este conocimiento y los recursos que provienen de este estudio se pueden utilizar para ver si realmente beneficia el rendimiento «.

«Hemos abordado esto en un sentido académico, pero lo hemos movido para brindar a los criadores herramientas con las que puedan trabajar para optimizar el desarrollo floral».

La diversidad de la arquitectura floral ha sido explotada por generaciones de fitomejoradores para aumentar los rendimientos, y la variación genética de este rasgo tiene el potencial de impulsar aún más la producción de granos.

(Ver: Gen de resistencia único a la enfermedad de las manchas foliares introducido con éxito en el trigo)

El estudio se centró en la genética detrás de un rasgo mutante específico en el trigo harinero conocido como espiguillas emparejadas, donde una inflorescencia de trigo está formada por dos espiguillas en lugar de la habitual. Este rasgo, que se parece a la producción de flores en el maíz y el arroz, es una variación que podría conducir a un aumento en el rendimiento.

Utilizando una variedad de técnicas que incluyen transformación de plantas, secuenciación de genes y reproducción rápida, los investigadores investigaron líneas de trigo que presentaban espiguillas emparejadas, derivadas de una población cartográfica llamada entrecruzamiento de generación avanzada de múltiples padres (MAGIC); una población de trigo de primavera creada como herramienta para estudiar e identificar los orígenes genéticos de rasgos relevantes.

(Ver: Se desarrollan nuevas espumas de poliuretano biodegradables a partir de paja de trigo)

El estudio reveló que un gen llamado TEOSINTE BRANCHED1 (TB1) regula la arquitectura de la inflorescencia del trigo, promoviendo espiguillas emparejadas a través de un mecanismo que retrasa la floración y reduce la expresión de genes que controlan el desarrollo de las ramas laterales llamadas espiguillas.

Un análisis más detallado mostró que los alelos que modifican la función de TB1 estaban presentes en una amplia gama de cultivares de trigo modernos importantes utilizados por los mejoradores en el Reino Unido y Europa. Además, los alelos variantes de TB1 estaban presentes en dos de los tres genomas de trigo de invierno y primavera.

El análisis genético también mostró que TB1 está vinculado a otro gen que se conoce desde hace mucho tiempo: el gen llamado de la Revolución Verde, Rht-1, que controla la altura de la planta.

Más estudios determinarán si algunos de los efectos atribuidos a Rht-1 son en realidad efectos TB1.

(Ver: Reproducción de un trigo más resistente y nutritivo)

Los autores del estudio dicen que el gen TB1 también es importante para la contribución de la diversidad de la arquitectura floral en una serie de otros cereales, incluidos el maíz, la cebada y el arroz, y el interés en el artículo ya proviene de esas comunidades de investigación.

El Dr. Boden espera que uno de los impactos del documento sea alentar a más investigadores en sus primeras carreras a elegir trigo para proyectos de investigación de desarrollo.


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