Las técnicas de edición genética han ayudado a identificar un factor de tolerancia a la temperatura que ayudará a proteger los rendimientos del trigo del cambio climático cada vez más impredecible.
En un comunicado del Centro John Innes, Reino Unido, que informa sobre los avances en la comprensión de la tolerancia a la temperatura del trigo: “Los investigadores del grupo del profesor Graham Moore en el Centro John Innes han llegado a una conclusión importante durante una serie de investigaciones en curso. experimentos que estudian la fertilidad del trigo en plantas expuestas a altas o bajas temperaturas.
La fertilidad del trigo, y por lo tanto el rendimiento, depende en gran medida de la temperatura, especialmente durante las primeras etapas de la meiosis, cuando los cromosomas de las células madre se cruzan y se emparejan para formar semillas para la siguiente generación.
La meiosis del trigo funciona con mayor eficacia a temperaturas de 17 a 23 °C. Se sabe que el trigo en desarrollo no tolera las temperaturas altas y bajas del verano.
Identificar los factores genéticos que ayudan a estabilizar la fertilidad del trigo más allá de las temperaturas óptimas es fundamental a medida que los fitomejoradores trabajan para lograr cultivos del futuro resistentes al clima.
Estudios anteriores han demostrado que el gen meiótico esencial DMC1 es un candidato probable para mantener la meiosis en el trigo a temperaturas bajas y altas.
Los científicos del Centro John Innes utilizaron técnicas de edición de genes para eliminar DMC1 de variedades de trigo de primavera chino y luego realizaron una serie de experimentos controlados para observar el efecto de diferentes temperaturas sobre la meiosis en las plantas mutadas.
Los experimentos mostraron que después de aproximadamente una semana, las plantas mutantes con genes editados sufrieron significativamente cuando se cultivaron a una temperatura de 13°C, mientras que el 95% de las plantas mostraron una disminución en el número de cruces (el cruce es un mecanismo de variabilidad combinatoria – cruzamiento -sobre el intercambio mutuo de secciones de cromosomas emparejados después de la rotura y la conexión en un nuevo orden de sus hilos, lo que conduce a la redistribución (recombinación) de genes vinculados). En el otro extremo de la escala de temperatura, las plantas de trigo cultivadas a 30° también mostraron menos cruces en comparación con las plantas de control.
Los resultados respaldaron la hipótesis de que DMC1 es responsable de mantener los cruces meióticos a bajas y, en menor medida, a altas temperaturas.
Dado que reducir el número de cruces tiene un impacto significativo en el rendimiento del grano, estos resultados tienen implicaciones importantes para los mejoradores de trigo frente al cambio climático.
El profesor Moore dijo: “Gracias a la edición de genes, pudimos aislar un gen clave de tolerancia a la temperatura en el trigo. Esto es motivo de optimismo en la búsqueda de nuevas características valiosas en un momento en que el cambio climático dificulta el cultivo de nuestros cultivos básicos”.
El siguiente paso en esta investigación es buscar variantes de DMC1 que proporcionen una mayor protección en el trigo y examinar cómo la dosis y los niveles de expresión de este gen en el trigo pueden influir en la protección contra fluctuaciones más amplias de temperatura.
En Córdoba, España, se están llevando a cabo pruebas de campo para determinar la tolerancia a la temperatura, donde las temperaturas alcanzan regularmente entre 30 y 40 °C, lo que representa una amenaza para la fertilidad y el rendimiento del trigo.
Los científicos enfatizan que DMC1 es un gen profundamente conservado que controla la resistencia a la temperatura no solo del trigo, sino también de todo el mundo vegetal, incluidos otros cultivos importantes.
El descubrimiento sigue a investigaciones innovadoras anteriores realizadas por el equipo de Moore en el Centro John Innes en la identificación de un gen del trigo (ZIP4) responsable del emparejamiento cromosómico adecuado y del mantenimiento del rendimiento del trigo, pero que también previene la introducción de nuevos rasgos beneficiosos de los parientes silvestres del trigo al suprimir el recambio cromosómico. .
Utilizando tecnología de edición de genes, los investigadores dividieron la doble función de ZIP4 para preservar el rendimiento pero permitir cruzar más fácilmente el trigo con parientes silvestres. Esto puede promover la diversidad genética en variedades de élite, incluidos rasgos como la tolerancia al calor y la resistencia a las enfermedades.
«Es probable que el cambio climático tenga un impacto negativo en la meiosis y, por lo tanto, en la fertilidad del trigo y, en última instancia, en el rendimiento de los cultivos, por lo que examinar las colecciones de germoplasma para identificar genotipos tolerantes al calor es una prioridad para la mejora futura de los cultivos», concluyó el profesor Moore.
Fuente: Centro John Innes.
