La estructura física de las plantas de maíz (incluido el ángulo en que se doblan las hojas desde el tallo y la cantidad de ramas cargadas de polen) marca una gran diferencia en el rendimiento.
por Lauren Quinn, Facultad de Ciencias Agrícolas, Ambientales y del Consumidor de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign
Las plantas compactas se pueden plantar más juntas, lo que suma más mazorcas por acre. Pero el maíz compacto no surgió por accidente; años de mejoramiento híbrido lo hicieron. Ahora, dos nuevos estudios basados en el genoma están haciendo posible ajustar con precisión la arquitectura del maíz para satisfacer las demandas futuras.
Los estudios, publicados recientemente en Nature Communications and Genetics , identifican genes y marcadores genómicos que predicen el ángulo de las hojas y el número de ramas de la panoja en el maíz. La investigación, dirigida por científicos del Centro de Ciencias Vegetales Donald Danforth y de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, se centra específicamente en los factores que controlan la pleiotropía, el fenómeno en el que un solo gen influye en múltiples rasgos.
La pleiotropía plantea un desafío para la mejora de los cultivos porque la selección de un rasgo beneficioso puede afectar negativamente a otro. Pero los investigadores aprovecharon múltiples enfoques para identificar la variación en las redes genéticas que controlan la pleiotropía. Aprovechar esta variación significa que puede ser posible disociar los rasgos pleiotrópicos como el ángulo de las hojas y el número de ramas de la panoja, lo que ofrece un nuevo enfoque para ajustar la arquitectura de los cultivos.
«Hay ciertos genes del maíz que, cuando se alteran, afectan drásticamente la morfología de las hojas y de las espigas», dijo Andrea Eveland, miembro asociado del Centro Danforth y coautor de ambos artículos. «Al analizar cómo se regulan específicamente estos genes en los programas de desarrollo temprano que modelan los diferentes órganos de la planta, podemos ganar flexibilidad en la mejora de los cultivos y optimizar los rasgos clave de forma independiente».
El estudio publicado en Genetics adaptó un enfoque llamado predicción genómica a la tarea de cuantificar las contribuciones de redes genéticas específicas (factores de transcripción) con el ángulo de la hoja y el número de ramas de la panoja. Aprovechando la información genómica específica del maíz, los investigadores también pudieron cuantificar la importancia de redes genéticas similares en especies relacionadas, el sorgo y el arroz. Este enfoque, especialmente cuando se combina con el fenotipado de campo de alta resolución y alto rendimiento, podría ser un cambio radical para los mejoradores.
«Básicamente, hemos realizado predicciones genómicas al estilo MacGyver para conocer las contribuciones de estas redes genéticas específicas «, dijo Alex Lipka, coautor de ambos estudios y profesor asociado del Departamento de Ciencias Agrícolas, del Colegio de Ciencias Agrícolas, del Consumidor y Ambientales de Illinois. «Uno de los hallazgos más interesantes fue la evidencia de que clases similares de factores de transcripción pueden predecir con precisión el ángulo de las hojas tanto en el maíz como en el sorgo».
Lipka agregó que la identificación de los genes específicos y los factores de transcripción involucrados en los rasgos clave de la arquitectura del maíz podría abrir caminos prometedores para prácticas de mejoramiento específicas y conducir a una productividad aún mayor en el futuro.
Los estudios marcan un hito clave en la investigación colaborativa entre genetistas del desarrollo, biólogos computacionales y estadísticos.
Más información: Edoardo Bertolini et al, Variación regulatoria que controla la pleiotropía arquitectónica en el maíz, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-56884-w
Edoardo Bertolini et al., Predicción genómica de rasgos arquitectónicos de cultivos de cereales utilizando modelos basados en circuitos reguladores de genes de maíz, Genetics (2024). DOI: 10.1093/genetics/iyae162
