Cuando los genetistas vegetales encuentran un gen que mejora el rendimiento de los cultivos, intentan insertar ese mismo cambio en otros cultivos.
por el Laboratorio Cold Spring Harbor
Sin embargo, Zachary Lippman, profesor del Laboratorio de Cold Spring Harbor e investigador del HHMI, advierte que no basta con saber la función de un solo gen. Descubrió que conviene saber qué otros genes estrechamente relacionados podrían estar ocultos en el genoma para impedir una mejora esperada.
En una investigación publicada en Nature Plants , Lippman, el exdoctorado Cao Xu (actualmente en la Academia China de Ciencias en Pekín) y sus colegas demuestran cómo los genes duplicados en los genomas vegetales complican los planes de los desarrolladores de cultivos. Las duplicaciones genéticas son comunes en las plantas. Muchas actúan como «copias de seguridad» del gen original. Sin embargo, basándose en los sorprendentes hallazgos de su equipo, Lippman afirma que contar con un candidato ideal para la edición genética no basta para predecir el resultado de los cambios planificados. «La falta de previsibilidad en el contexto de un gen duplicado realmente debería ser una revelación para el diseño de mejoras en los cultivos».
El grupo estudió el gen clv3 . Este gen produce una proteína que limita el crecimiento de los tejidos vegetales en desarrollo . Las mutaciones en clv3 han dado lugar a mayores rendimientos en muchas plantas domésticas. En los tomates, por ejemplo, las mutaciones en clv3 se asocian con frutos más grandes con más secciones de semillas . El equipo de Lippman introdujo mutaciones equivalentes en el gen clv3 en plantas de tomate, tabaco, tomatillo y petunia. Las cuatro plantas pertenecen a la familia de las solanáceas , también conocidas como solanáceas. Lippman y sus colegas esperaban resultados similares, pero el hallazgo fue intrigante.
En el tabaco, los efectos fueron drásticos, duplicando el tamaño de ciertas regiones de crecimiento. Este cambio se debió a la pérdida del gen de respaldo clv3 en la planta. En el tomate, el gen duplicado amortigua parcialmente las mutaciones del clv3 , por lo que los efectos fueron más moderados. En el capullo de tomillo y la petunia, la mutación del clv3 tuvo poco efecto. Ambas plantas tenían genes similares al clv3 que compensaron los cambios realizados por los investigadores en el gen clv3 .
Para Lippman, la lección es que optimizar los cultivos mediante la edición genómica puede requerir un inventario de genes duplicados. Los desarrolladores de cultivos necesitan comprender cómo se duplicaron, eliminaron y modificaron genes importantes a lo largo de la evolución. Esto permite a los científicos desarrollar mejoras de cultivos más predecibles.
Más información: Evolución dinámica de la compensación de péptidos de señalización pequeños en el control de células madre vegetales, Nature Plants (2022). DOI: 10.1038/s41477-022-01118-w
