Un equipo que incluye científicos de la Universidad Rutgers-New Brunswick ha descubierto algunos de los secretos del ADN del maíz, revelando cómo secciones específicas de material genético controlan rasgos vitales como la arquitectura de la planta y la resistencia a las plagas.
El descubrimiento podría permitir a los científicos utilizar nuevas tecnologías para mejorar el maíz, haciéndolo más resistente y productivo, dijeron los científicos.
En un estudio publicado en la revista científica Nature Plants , investigadores describieron el hallazgo de dónde ciertas proteínas, llamadas factores de transcripción, se unen al ADN de las plantas de maíz y cómo esta unión altera la activación o desactivación de los genes en un tejido específico. Analizaron dos líneas de maíz y encontraron grandes diferencias en estos puntos de la secuencia de ADN, lo que, según afirmaron, podría explicar por qué las plantas se ven y actúan de forma diferente.
«En este trabajo, descubrimos dónde se unen los factores de transcripción en el genoma y, por lo tanto, influyen en la expresión de los genes del maíz «, afirmó Andrea Gallavotti, profesor del Instituto Waksman de Microbiología y autor del estudio. «Es importante destacar que realizamos este análisis en dos líneas de maíz distintas que difieren en muchos rasgos, como la resistencia a enfermedades y la arquitectura genética».
En Norteamérica, «maíz» y «maíz» se refieren al mismo cereal. Sin embargo, «maíz» es el término con mayor reconocimiento internacional y preferencia científica, afirmó Gallavotti, también profesor del Departamento de Biología Vegetal de la Facultad de Ciencias Ambientales y Biológicas de Rutgers.
El maíz está presente en muchos aspectos de la vida cotidiana a nivel mundial. Es un alimento básico para muchas culturas y es rico en carbohidratos, fibra, vitaminas y minerales. También tiene importantes aplicaciones industriales: se utiliza como alimento para el ganado, para la producción de plásticos, adhesivos y textiles biodegradables, y para la producción de etanol.
La investigación es un esfuerzo colaborativo entre científicos de Rutgers y la Universidad de Nueva York, dirigidos por Shao-shan Carol Huang, y otras instituciones, quienes se centran en abordar las investigaciones sobre el extremadamente complejo y extenso genoma del maíz. Esta colaboración ha sido fundamental para avanzar en la comprensión de qué regula cuándo y dónde se activan y desactivan los genes en el maíz, afirmó Gallavotti.
El equipo comenzó buscando comprender mejor cómo los factores de transcripción modulan los genes del maíz, ajustando, regulando o controlando su nivel de actividad. Analizando extensas cantidades de datos bioinformáticos, crearon un mapa de los sitios de unión de los factores de transcripción en el genoma del maíz. Los factores de transcripción se fijan a partes específicas del ADN de la planta de maíz, denominadas regiones cisreguladoras.
Una vez que los investigadores obtuvieron esta información, pudieron comparar estos sitios de unión en diferentes líneas de maíz para comprender las variaciones. En el estudio, el equipo comparó dos tipos diferentes de plantas de maíz: B73 y Mo17.
«Encontramos grandes diferencias en la unión de los factores de transcripción y en la organización de estas regiones cisreguladoras en los dos tipos de maíz», afirmó Gallavotti. «Estas diferencias afectan la expresión génica, y los rasgos resultantes constituyen una fuente importante de variación en el maíz».
Utilizando una herramienta biológica extremadamente precisa conocida como CRISPR-Cas9, el equipo editó algunas de estas regiones de ADN y estudió los efectos de los cambios en la planta, incluido un gen que regula la resistencia a los gusanos del oído.
CRISPR significa repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas. Es un mecanismo de defensa natural presente en las bacterias, utilizado para protegerse de los virus. Los científicos han adaptado este sistema para su uso en la edición genética.
El sistema consta de dos componentes clave. El ARN CRISPR es una molécula que guía el sistema hacia la secuencia de ADN específica que necesita ser editada. Cas9 es una enzima o proteína que actúa como una tijera molecular para cortar el ADN en la ubicación deseada.
«La variación en estas regiones cisreguladoras fue crucial para la domesticación y el mejoramiento de muchos cultivos», afirmó Gallavotti. «Hoy en día, tecnologías como CRISPR-Cas9 nos permiten introducir cambios en ciertas características, y las regiones cisreguladoras son objetivos importantes para estos cambios».
Hasta ahora, el desafío para los científicos ha sido determinar qué es lo que deben atacar.
«Nuestro análisis ayuda a mapear y estudiar estas regiones, lo cual puede utilizarse para mejorar las especies de cultivos», afirmó Gallavotti. «Esperamos que este recurso pueda utilizarse para identificar regiones específicas para cualquier rasgo, como la resistencia al estrés, la resistencia a las plagas o la modificación de la arquitectura de una planta».
Los investigadores de Rutgers en el Instituto de Microbiología Waksman que contribuyeron al estudio incluyeron a Mary Galli, la autora principal de este estudio, Zongliang Chen, Amina Chaudhry, Jason Gregory y Fan Feng.
Más información: Mary Galli et al., La divergencia en la unión de factores de transcripción impulsa la variación transcripcional y fenotípica en el maíz, Nature Plants (2025). DOI: 10.1038/s41477-025-02007-8
