Los investigadores buscan vínculos genéticos difíciles de detectar para mejorar la cría de cultivos y ganado

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Cuando un derecho parecido a un huracán derribó plantas de maíz en todo Iowa en agosto de 2020, fue devastador para los agricultores. 


por la Universidad Estatal de Iowa


Pero también presentó un experimento natural para un equipo de investigación de la Universidad Estatal de Iowa, que se abrió en abanico a través de campos aplanados en los días posteriores a la tormenta para registrar cómo se mantenían los cultivos.

Los fuertes vientos provocaron acame generalizado, que ocurre cuando el tallo de una planta de maíz se rompe o sus raíces no logran mantenerla erguida. La composición genética de la fuerza del tallo del maíz está bien estudiada, pero poca investigación ha analizado qué hace que las raíces sean más resistentes al acame. Al analizar las observaciones post-derecho de sus parcelas de prueba genotipadas, en busca de causas hereditarias del acame de las raíces, los investigadores del estado de Iowa identificaron 118 genes que pueden afectar la estabilidad de las raíces del maíz.

Los investigadores buscan vínculos genéticos difíciles de detectar para mejorar la cría de cultivos y ganado
Evaluación de campo del acame de raíces después del derecho 2020. A) Cuantificación del acame de raíces con transportador. Las puntuaciones de acameamiento de raíces (RL) varían de 1 a 5, y el ángulo de desviación desde la vertical se convirtió a una puntuación de 1 a 5, siendo 1 no afectado y 5 completamente acamejado. B) Distribución de escalas de alojamiento de raíces (escala RL) en 6 entornos después de la corrección espacial. Esta corrección da como resultado que algunos gráficos tengan valores de escala RL >5. Consulte Materiales y métodos para obtener detalles sobre la conversión de puntuaciones RL a escalas RL. Línea central, mediana; límites de caja, cuartiles superiores e inferiores; bigotes, rango intercuartil 1,5×; puntos, valores atípicos. Crédito: Fisiología vegetal (2023). DOI: 10.1093/plphys/kiad194

“Esa tormenta fue un gran desastre, por lo que fue emocionante poder hacer limonada con limones”, dijo Patrick Schnable, profesor Baker de Agronomía y catedrático de genética de la Junta de Promoción del Maíz de Iowa.

El estudio sobre el alojamiento de las raíces, publicado en la revista Plant Physiology , es un ejemplo de cómo el análisis estadístico avanzado puede ayudar a extraer los crecientes volúmenes de datos recopilados por los criadores de cultivos y ganado, buscando relaciones difíciles de detectar entre el código genético y los rasgos complejos. ese asunto.

La genética es la piedra angular del mejoramiento, pero la investigación de genomas a fenomas impulsada por análisis y modelos estadísticos innovadores puede proporcionar una visión más profunda que será esencial para satisfacer las necesidades futuras de producción agrícola, dijo Schnable.

“El mundo enfrenta enormes desafíos en términos de suministro de alimentos. La agricultura se inventó en un mundo diferente al que enfrentaremos en las próximas décadas”, afirmó.

Desarrollar cultivos y ganado que sean más resistentes a las enfermedades y a las condiciones climáticas cambiantes es complejo y urgente, afirmó el distinguido profesor de ciencia animal Jack Dekkers. Un análisis de datos más profundo puede acelerar los esfuerzos de adaptación.

“El progreso en el mejoramiento es más rápido cuando se comprende mejor la base genética de los rasgos que se intenta mejorar”, dijo Dekkers.

Trabajo de detective estadístico.

El trabajo de detective estadístico de buscar asociaciones entre conjuntos de datos genómicos y fenómicos a menudo se enreda con la variación ambiental y otros factores de confusión. En el estudio del maíz con derecho caído, los investigadores inicialmente no pudieron detectar las causas genéticas del acame de las raíces . Los estadísticos sólo encontraron los genes de interés después de incluir en sus modelos la condición de las plantas vecinas, lo que influyó en los efectos de los vientos extremos, dijo Schnable.

Los profesores asociados de estadística Vivekananda Roy y Somak Dutta analizaron los datos del maíz posteriores al derecho . Sus modelos integran múltiples métodos de escaneo de grandes conjuntos de datos , tienen en cuenta numerosas fuentes de variación y emplean estrategias para un procesamiento más eficiente. Su enfoque es como conocer el sistema decimal de Dewey cuando buscas un libro de la biblioteca en lugar de buscar estante por estante, dijo Roy.

“Si sabes cómo están ordenados los libros, es mucho mejor”, dijo.

Más información: Zihao Zheng et al, El derecho de 2020 reveló una superposición limitada entre los genes del maíz asociados con el alojamiento de las raíces y la arquitectura del sistema de raíces, Plant Physiology (2023). DOI: 10.1093/plphys/kiad194