Las plantas han sido la principal fuente de nuestro alimento durante siglos. Con la población humana creciendo rápidamente, hay un aumento continuo en la demanda de productos alimenticios.
por Cactus Communications
Dado que la tierra agrícola es limitada, satisfacer esta creciente demanda requiere encontrar formas de mejorar la productividad de los cultivos alimentarios de los cultivos existentes. La «arquitectura del cultivo», o el diseño de la planta de cultivo, puede tener una gran influencia en su producción. La identificación de patrones de arquitectura de cultivos y la biología subyacente podría, por lo tanto, ayudar a mejorar la productividad agrícola.
En un nuevo estudio publicado en The Crop Journal , un equipo de investigadores de China ahora ha profundizado en la base genética de la arquitectura de cultivos utilizando el arroz como sistema de planta modelo. Las hojas son el sitio principal para la fotosíntesis, el proceso por el cual las plantas convierten la energía de la luz en energía química en forma de alimento. Además, la «inclinación de la hoja» o el ángulo en que la hoja emerge del tallo, determina su exposición a la luz solar y, a su vez, su capacidad fotosintética. En su estudio, los investigadores identificaron factores genéticosque controlan la inclinación de la hoja en arroz, Oryza sativa. Dando más información sobre las implicaciones de su trabajo, el profesor Hongwei Xue, quien dirigió el estudio, explica: «La inclinación de la hoja es un rasgo importante que determina la forma de la parte de la hoja de arroz que recibe luz. Identificar variantes genéticas con un ángulo de hoja que favorece la arquitectura ideal de la planta puede ayudar a cultivar variedades de arroz con mayor productividad, mejorando el rendimiento».
Se sabe que varias hormonas vegetales, en particular la «auxina» y los «brasinoesteroides» (BR), regulan la inclinación de las hojas. Curiosamente, los mutantes que son deficientes en BR muestran una arquitectura de hoja erecta con una inclinación reducida, mientras que las plantas de arroz con niveles reducidos de auxina muestran una mayor inclinación de la hoja. Se ha demostrado que los mutantes de auxina con ángulo de hoja modificado presentan respuestas BR alteradas. Sin embargo, los mecanismos precisos que gobiernan estos efectos siguen siendo desconocidos.
Para comprender la diafonía de auxina-BR, los investigadores comenzaron analizando una población de inserción de ADN-T de arroz e identificaron un arr1 mutante insensible a la auxina. La mutación se confirmó mediante análisis genómico. Funcionalmente, en el tratamiento con un estimulante de auxina, las plantas mutantes mostraron niveles significativamente más bajos de factores de señalización de auxina como OsIAA1, OsIAA9, OsIAA19 y OsIAA24 en comparación con las plantas de tipo salvaje.
A continuación, compararon la inclinación de la hoja y la articulación de la lámina (región que conecta el limbo de la hoja y la vaina/tallo) de plantas de tipo silvestre y arr1. En particular, el mutante arr1 tenía ángulos de hoja agrandados en comparación con el tipo salvaje. Además, las células adaxiales (células más cercanas al tallo) en la articulación de la hoja del mutante eran el doble de largas que las de las plantas de tipo salvaje, lo que contribuía a una mayor inclinación.
El análisis genético reveló que el mutante arr1 mostró una mayor expresión del gen OsIAA6, lo que resultó en una mayor inclinación de la hoja debido a la ganancia de función de la proteína. Un patrón de expresión claramente alto de OsIAA6 en las articulaciones de la lámina también sugirió su papel en la determinación del ángulo de la hoja.
Al investigar los socios interactivos de OsIAA6, los investigadores encontraron que OsIAA6 regulaba la inclinación de la hoja al suprimir el factor de respuesta de auxina, OsARF1. Además, encontraron que OsBZR1, el factor de transcripción clave en la vía de señalización de BR, se une al promotor de OsIAA6 y regula su expresión, lo que sugiere el papel de OsIAA6 en la diafonía de la vía auxina-BR.
Estos hallazgos sugieren que OsIAA6 actúa como enlace entre las vías de señalización de auxina y BR al mediar la inclinación de la hoja , una idea que podría abrir nuevas vías para el desarrollo de variedades de cultivo de arroz con mayor eficiencia fotosintética.
«Mejores plantas pueden conducir a una vida mejor. Los resultados de nuestro estudio podrían contribuir a una mejor comprensión del crecimiento de las plantas y ayudar a diseñar los cultivos ideales», comenta el Prof. Xue.
Sin duda, es un paso adelante en el aumento de la producción de arroz, alimento básico para la mayoría de la población humana .
