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Los científicos descubren un mecanismo genético que podría mejorar el potencial de rendimiento en los cultivos de cereales

El centro de Danforth descubre un mecanismo genético que podría mejorar el rendimiento en los cultivos de cereales
Setaria viridis se puede aprovechar para obtener conocimientos fundamentales sobre los mecanismos que gobiernan la producción de semillas en los pastos. Crédito: Centro de Ciencias Vegetales Donald Danforth

Resolver los desafíos mundiales de alimentos, piensos y bioenergía requiere la integración de múltiples enfoques y diversas habilidades. Andrea Eveland, Ph.D., miembro asistente del Centro de Ciencias Vegetales Donald Danforth, y su equipo identificaron un mecanismo genético que controla los rasgos del desarrollo relacionados con la producción de granos en los cereales. 


por Melanie Bernds, Donald Danforth Plant Science Center


El trabajo se realizó en Setaria viridis, un sistema modelo emergente para gramíneas que está estrechamente relacionado con cultivos de cereales de importancia económica y materias primas bioenergéticas como maíz, sorgo, pasto varilla y caña de azúcar.

Los resultados de la investigación del laboratorio Eveland, «Los brasinoesteroides modulan el destino del meristemo y la diferenciación de la morfología única de la inflorescencia en Setaria viridis», se publicaron recientemente en la revista The Plant Cell.. En su estudio, Yang et al. cartografió un locus genético en el genoma de S. viridis que controla el crecimiento de ramas estériles llamadas cerdas, que se producen en las inflorescencias con granos de algunas especies de gramíneas. Su investigación reveló que estas cerdas estériles están inicialmente programadas para ser espiguillas; estructuras específicas de la hierba que producen flores y granos. El trabajo de Eveland mostró que la conversión de una espiguilla en una cerda se determina temprano en el desarrollo de la inflorescencia y está regulada por una clase de hormonas vegetales llamadas brasinoesteroides (BR), que modulan una variedad de procesos fisiológicos en el crecimiento, desarrollo e inmunidad de las plantas. Además de convertir una estructura estéril en una con semillas, La investigación también mostró que la interrupción localizada de la síntesis de BR puede conducir a la producción de dos flores por espiguilla en lugar de la única que se forma típicamente. Estos fenotipos dependientes de BR, por lo tanto, representan dos posibles vías para mejorar producción de cereales en mijo, incluidos cultivos de subsistencia en muchos países en desarrollo que siguen sin explotar en gran medida para el mejoramiento genético.

«Este trabajo es una gran demostración de cómo se puede aprovechar Setaria viridis para obtener conocimientos fundamentales sobre los mecanismos que gobiernan la producción de semillas en los pastos, nuestro grupo de plantas más importante que incluye maíz, sorgo, arroz, trigo y cebada», dijo Thomas. Brutnell, Ph.D., Director del Enterprise Institute for Renewable Fuels, Danforth Center. «También vale la pena señalar que este proyecto se concibió y el trabajo se inició después de que la Dra. Eveland se uniera al Danforth Center, una hazaña impresionante para un miembro de la facultad junior que habla tanto de las ventajas de trabajar en un sistema modelo como del gran equipo que ha reunido. en el Danforth Center «.

El centro de Danforth descubre un mecanismo genético que podría mejorar el rendimiento en los cultivos de cereales
Miembro asistente del Centro de Ciencias Vegetales Donald Danforth. Crédito: Centro de Ciencias Vegetales Donald Danforth

En el Danforth Center, la investigación de Eveland se centra en los mecanismos de desarrollo que controlan los rasgos de la arquitectura de las plantas en los cultivos de cereales . Específicamente, investiga cómo se forman los órganos de las plantas a partir de células madre y cómo la variación en las redes reguladoras de genes subyacentes puede modular con precisión la forma de la planta. Su equipo integra enfoques tanto computacionales como experimentales para explorar cómo las perturbaciones en estas redes de genes pueden alterar la morfología, tanto dentro de una especie como entre los pastos, con el objetivo final de definir objetivos para mejorar el rendimiento de grano en los cereales.

«Las herramientas de genética y genómica que están surgiendo para Setaria permiten una disección más rápida de vías moleculares como esta y nos permiten manipularlas directamente en un sistema que está estrechamente relacionado con los cultivos alimentarios que pretendemos mejorar», dijo Eveland. «Significa que estamos mucho más cerca de diseñar y desplegar arquitecturas óptimas para cultivos de cereales. La perspectiva de aprovechar estos hallazgos para mejorar pastos relacionados que también son especies de cultivos huérfanos, como el mijo perla y el mijo cola de zorro, es especialmente emocionante».


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