Agricultura Botánica y Genética Estados Unidos

La manipulación de las glándulas que contienen gosipol en el algodón puede aumentar las defensas naturales de las plantas


El desarrollo de una planta de algodón con defensas naturales más fuertes debido a una mayor densidad de las glándulas y, por lo tanto, más gosipol en las hojas pronto podría ser una realidad, según un biotecnólogo de plantas de Texas A&M AgriLife Research en College Station.


Kay Ledbetter, Texas A&M University

Las semillas y otras partes del algodón poseen glándulas oscuras que contienen terpenoides tóxicos como el gosipol que defiende la planta contra las plagas y los patógenos, dijo el Dr. Keerti Rathore, biotecnólogo de plantas de AgriLife Research en el Instituto de Genómica de Plantas y Biotecnología de la Universidad de Texas A&M.

Rathore y su equipo compararon la producción de ARN en los embriones de un algodón glándula y una planta mutante sin glándulas. Estos análisis dieron como resultado la identificación de tres genes que desempeñan un papel crítico en la formación de las glándulas, dijo.

El estudio, “Los genes que regulan el desarrollo de las glándulas en la planta de algodón”, se ha publicado en línea en la revista Plant Biotechnology . El equipo utilizó el silenciamiento génico inducido por virus y la desactivación de genes mediada por CRISPR para reducir / eliminar las glándulas en la planta, validando así la función de los genes.

El laboratorio de Rathore anunció recientemente el desarrollo y la desregulación de una semilla de algodón sin gossypol (ultra baja en gossypol o ULGCS) que podría ser una nueva fuente de proteínas para las especies acuícolas y aves de corral más eficientes o incluso como alimento humano.

Sin embargo, igual de importante en el mundo de los descubrimientos científicos, dijo, es la posibilidad intrigante de mejorar la expresión de estos genes para aumentar el número de glándulas en las hojas y los tejidos florales. Esto permitiría aumentar la producción de gosipol en esos lugares y fortalecer las defensas naturales de la planta.

“Hay una creciente necesidad de un mecanismo de defensa natural contra las plagas porque cada vez más especies de insectos están desarrollando resistencia a varias formas de algodón Bt”, dijo Rathore.

Dijo que los resultados de este estudio continuo “es un descubrimiento científico muy importante, y también tiene algún significado histórico”.

Rathore explicó que en la década de 1950, un criador de algodón descubrió una planta de algodón mutante que estaba libre de glándulas producidas por los nativos americanos de la tribu Hopi en Arizona. Estas plantas de algodón fueron la fuente original de semillas de algodón sin glándulas y, por lo tanto, sin gosipol.

“Se realizaron muchos ensayos de nutrición humana y alimentación animal utilizando estos, incluidos algunos en Texas A&M”, dijo. “Sin embargo, a estas plantas no les fue muy bien en el campo porque carecían de la protección provista por el gossypol”.

Explicó que esto es cuando su trabajo con semillas de algodón de ultra bajo gossypol resultó útil.

“Hemos eliminado selectivamente el gosipol solo de la semilla”, dijo Rathore. “Ahora, en este artículo reciente, mostramos exactamente los genes que son defectuosos y la naturaleza de las mutaciones en este algodón Hopi por primera vez. Aunque los mejoradores conocen el algodón Hopi durante los últimos 64 años, nadie supo el Naturaleza exacta de las mutaciones que hacen que la planta esté libre de glándulas “.

La secuencia de los genes ahora proporciona a Rathore y otros investigadores herramientas que pueden utilizarse para eliminar de forma selectiva el gosipol de la semilla, así como aumentar el número de glándulas y, por lo tanto, los niveles de gosipol en las hojas y las partes florales para ayudar a la planta de algodón.Defenderse de las plagas.

“Para proporcionar una analogía, nuestro rasgo ULGCS es similar al iPhone 4, mientras que este descubrimiento representa una tecnología que se puede usar para crear un iPhone 10”, dijo.

Más información: Madhusudhana R. Janga et al. Genes que regulan el desarrollo de las glándulas en la planta de algodón, Plant Biotechnology Journal (2018). DOI: 10.1111 / pbi.13044 

Referencia de la revista: Plant Biotechnology Journal 

Proporcionado por: Texas A&M University


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