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Ganado en traducción: el fraccionamiento del subgenoma determina el vigor híbrido en el maíz

Ganado en traducción: el fraccionamiento del subgenoma determina el vigor híbrido en el maíz
Investigadores en China han analizado un híbrido de maíz a nivel multi-ómico para desentrañar los mecanismos detrás de este mayor vigor híbrido. Crédito: The Crop Journal

El adagio dice: «Dos es mejor que uno». Bueno, eso podría ser cierto para los esfuerzos que involucran cabezas humanas, pero cuando se trata de mazorcas, el maíz híbrido tiende a tener una ventaja superior sobre las cepas parentales en la mayoría de los casos. 


por The Crop Journal


Este fenómeno, llamado vigor híbrido o «heterosis», ha sido utilizado por agricultores de todas las edades para crear variedades de maíz más resistentes y de mayor rendimiento en todo el mundo.

Pero, ¿cuáles son los factores que contribuyen al aumento del vigor híbrido del maíz ? Se han propuesto varios modelos genéticos diferentes para explicar la heterosis en cultivos variados, incluido el maíz, pero hasta ahora ninguno ha podido desentrañar de forma completa el misterio de la heterosis.

Una posible razón de esto puede ser el complejo origen genético de la actual especie de maíz: Zea mays. Se supone que el maíz se separó del sorgo durante un antiguo evento de especiación, tras el cual hubo una duplicación de todos los materiales cromosómicos o del conjunto genómico en el stock ancestral a través de un proceso llamado poliploidización, dando lugar a un tetraploide ancestral, o una planta con cuatro conjuntos genómicos, es decir, el doble del número habitual. Cada conjunto genómico de este antepasado tetraploide del maíz, llamado subgenoma, experimentó rupturas y fusiones dramáticas para finalmente dar lugar al genoma diploide actual (que contiene dos conjuntos de materiales genéticos). Durante esta reorganización genómica, se perdieron copias redundantes de genes de ambos subgenomas a través de un proceso llamado fraccionamiento.

En las plantas donde se ha identificado tal fraccionamiento, incluido el maíz, existe una tendencia a que un subgenoma experimente más pérdida de genes que el otro, un proceso llamado sesgo de fraccionamiento. Por ejemplo, los dos subgenomas del maíz actual, denominados maize1 y maize2, muestran una expresión diferencial de los genes constituyentes, y el maíz1 se identifica típicamente como el dominante entre los dos.

Podría ser que la expresión diferencial de las proteínas codificadas por los subgenomas del maíz sea responsable del aumento del vigor de las líneas híbridas de maíz, que se denominan F 1 . Sin embargo, esto no se ha establecido claramente. Hasta ahora.

Ahora, investigadores en China han explorado el transcriptoma (el complemento completo de moléculas de ARNm que codifican proteínas derivadas de información codificada en el ADN) y el translatoma (el conjunto de ARNm real que se traduce en proteínas en la célula) del maíz para identificar factores que pueden ser potencialmente peligrosos. responsable de la heterosis en el maíz.

Utilizando la nueva técnica de elaboración de perfiles de ribosomas, los investigadores, dirigidos por el profesor Lin Li del Laboratorio Nacional Clave de Mejoramiento Genético de Cultivos de la Universidad Agrícola de Huazhong, evaluaron las líneas parentales de maíz B73 y Mo17, y su descendencia F 1 . Sus resultados, publicados en The Crop Diario , sugieren la presencia de sesgo subgenome prominente en el nivel de traducción, especialmente sesgada hacia genes de maíz subgenome traducidas, que tenía un efecto no aditiva en heterosis en F 1 plantas.

Además, algunos genes cambiaron a la forma dominante en el híbrido que en las líneas parentales, sorprendentemente. Como observa el profesor Li, «más genes cambiaron las isoformas dominantes entre F 1 y los dos padres que entre los dos padres. Esta observación indica que es más probable que la mejor variante genética se utilice de forma selectiva en híbridos para un entorno determinado, lo que lleva a a una mayor eficiencia de la acumulación de proteínas en los híbridos «.

Además, las isoformas de genes cambiadas pertenecían en su mayoría al subgenoma de maíz, mientras que las isoformas de genes conservadas pertenecían al subgenoma de maíz1. Este conocimiento, sugieren los investigadores, puede ayudar en la reproducción selectiva para mejorar aún más el vigor híbrido.

Además, los investigadores encontraron evidencia de efectos aditivos de la expresión génica tanto en el transcriptoma como en el translatoma en el híbrido. Según el profesor Li, «Todos estos resultados están de acuerdo con la ‘hipótesis Ricitos de oro’, lo que sugiere que la expresión aditiva es ventajosa tanto para el transcriptoma como para el translatoma».

Estos hallazgos sugieren el papel potencial de la traducción asimétrica del subgenoma como un factor importante que contribuye a la heterosis en el maíz. Estos conocimientos pueden proporcionar a los mejoradores de cultivos herramientas eficaces de manipulación genética para aumentar el rendimiento no solo del maíz, sino de otros cultivos alimentarios , lo que podría servir para abordar la inminente escasez de alimentos frente a la creciente población humana en todo el mundo.


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