Los investigadores de Cornell han desarrollado una forma de predecir mutaciones malas en el genoma del maíz, abordando un desafío importante para los criadores que intentan producir mejores cultivos y alimentar a las poblaciones en aumento.
Los investigadores encontraron regiones del genoma que estaban plagadas de ese ADN no deseado.
Por cada gen que contiene un rasgo deseable, aparecen muchas mutaciones indeseables, un obstáculo común para los criadores centrados en variedades mejoradas. Al saber exactamente dónde están las mutaciones malas en el genoma, los investigadores pueden aplicar nuevas tecnologías de edición del genoma que permiten realizar cortes y arreglos precisos.
«La tecnología ahora está avanzando para que podamos reconocer estas mutaciones malas y editarlas fuera del genoma», dijo Edward Buckler, genetista de investigación del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (Cornell and USDA) y autor principal de un artículo del 9 de marzo en Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias .
Con la edición del genoma, los genes no deseados pueden reemplazarse con una variante común saludable del gen que se encuentra dentro de la especie, dijo Buckler.
El estudio se centró en la recombinación, un proceso natural de combinación de genes en el que las secciones de genomas de cada padre se intercambian en la descendencia.
«Si la recombinación no ocurre en una región de ADN, las mutaciones buenas no tienen la oportunidad de unirse», dijo Eli Rodgers-Melnick, coautor principal del artículo e investigador postdoctoral en el laboratorio de Buckler. «Al mismo tiempo, las mutaciones malas pueden arrastrarse junto con las buenas, como un remolque oxidado con llantas pinchadas unidas a un auto deportivo deteriorado».
Al igual que un mazo de cartas que se divide por la mitad y se baraja, los grupos de cartas pueden unirse en el proceso. Usando esta analogía para describir la recombinación, cada mitad del mazo representa el ADN de cada progenitor, pero durante el apareamiento cuando el material genético se combina y se reorganiza, los grupos o regiones de ADN se unen.
Una razón para el sexo entre cualquier especie es dividir los cromosomas e intercambiar regiones del genoma para crear nuevas combinaciones, pero «alrededor del 40 por ciento del genoma no lo hace bien», dijo Buckler, quien es una estación de investigación agrícola del USDA (ARS) científico en el Instituto de Diversidad Genómica de Cornell y profesor adjunto en el Departamento de Fitomejoramiento y Genética de Cornell.
En el estudio, los investigadores analizaron marcadores en los genomas de 7,000 variedades de maíz, que representan la diversidad del maíz, para determinar dónde ocurren los cruces y qué regiones del genoma podrían permanecer juntas como grupo. Resultó que las uniones donde se rompe el genoma durante la recombinación son muy similares en todas las variedades, lo que hace que estas regiones sean estables y altamente predecibles.
Los investigadores también encontraron que las regiones del genoma del maíz con las tasas de recombinación más bajas también albergan el mayor número de mutaciones malas. Esto significa que las porciones del genoma del maíz más cargadas con mutaciones indeseables también serán las más difíciles de mejorar utilizando técnicas de mejoramiento convencionales, que consumen más tiempo, en las que los mejoradores cruzan repetidamente a los padres con rasgos agrícolas deseables para obtener descendencia con las características adecuadas.
Los investigadores señalan que la edición del genoma es diferente de la ingeniería genética, que podría introducir genes extraños al azar en el genoma . «No estamos introduciendo nuevos genes, sino arreglando precisamente mutaciones malas», dijo Buckler. Cada variedad tiene de cientos a miles de mutaciones malas .
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