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El mejoramiento temprano redujo las mutaciones dañinas en el sorgo

El mejoramiento temprano redujo las mutaciones dañinas en el sorgo
La imagen muestra la variación en la arquitectura de la cabeza de las semillas de las diferentes razas de sorgo, incluyendo (de izquierda a derecha) bicolor, guinea, caudatum, kafir y durra. Crédito: Nadia Shakoor / Proporcionado

Cuando los humanos domesticaron el maíz por primera vez hace unos 9.000 años, esos primeros esfuerzos de mejoramiento condujeron a un aumento de las mutaciones dañinas en el genoma del cultivo en comparación con sus parientes silvestres, que la mejora genética moderna más reciente ha ayudado a corregir.


por Krishna Ramanujan, Universidad de Cornell


Un nuevo estudio comparativo investiga si los mismos patrones encontrados en el maíz ocurrieron en el sorgo, un grano sin gluten que se cultiva tanto para el ganado como para el consumo humano. Los investigadores se sorprendieron al descubrir lo contrario: las mutaciones nocivas en las variedades locales de sorgo (cultivos domesticados tempranos) en realidad disminuyeron en comparación con sus parientes silvestres.

El estudio, «Genética evolutiva comparativa de la carga deletérea en el sorgo y el maíz», publicado el 15 de enero en Nature Plants . El autor principal es Michael Gore, profesor de mejoramiento molecular y genética en la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida (CALS).

La investigación puede informar los esfuerzos futuros de mejoramiento tanto en sorgo como en maíz.

«Asumimos que el maíz y el sorgo tendrían patrones complementarios de mutaciones deletéreas, porque todo el trabajo que se ha realizado en cultivos hasta este momento ha mostrado un aumento en la carga deletérea en los domesticados en comparación con los parientes silvestres de los que se originan los cultivos», dijo Gore. . «Pero el sorgo no sigue este patrón y es muy sorprendente».

Estas «mutaciones deletéreas», que potencialmente tienen un efecto negativo en la aptitud de un organismo, son el resultado de errores genéticos aleatorios que ocurren en cada generación y de mutaciones antiguas que pueden estar relacionadas con variantes genéticas beneficiosas seleccionadas durante la domesticación y mejora de cultivos.

En el estudio, los investigadores realizaron simulaciones de genética de poblaciones para ayudar a explicar por qué el sorgo no siguió el mismo patrón que se encuentra en el maíz.

Una diferencia importante entre el maíz y el sorgo es que el maíz (silvestre y domesticado) es un «superador», lo que significa que sus flores femeninas (brotes de mazorcas) son polinizadas predominantemente por otras plantas de maíz; El sorgo domesticado es un «autodidacta», lo que significa que las flores de sus panículas (cabezas) son fertilizadas principalmente por el polen de cada planta.

Resulta que los parientes silvestres del sorgo tienen cabezas de semillas más abiertas que facilitan el cruzamiento. Pero en el proceso de domesticación del sorgo, las panículas que contienen estos racimos de flores se volvieron más compactas, lo que aumentó las tasas de «autofecundación».

«Postulamos que la alteración de la morfología de la panícula afectó los patrones de mutación deletéreos en el sorgo», dijo Gore. «El aumento resultante en la autofecundación probablemente contribuyó a la purga de mutaciones perjudiciales después de la domesticación».

Al comprender los patrones históricos de las mutaciones dañinas , los fitomejoradores pueden utilizar ese conocimiento para eliminar mejor las mutaciones nocivas de los cultivos de sorgo . «Lo que estamos aprendiendo sobre el sorgo también podría aplicarse al maíz y viceversa», dijo Gore.


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