A medida que el maíz evoluciona desde los trópicos hacia las regiones templadas, los criadores aún tienen mucho margen de trabajo. La innovación, la tecnología y el big data abren oportunidades para crear variedades con las características deseadas.
Un estudio de la Universidad de Michigan ha analizado el ADN de diferentes células de casi 200 líneas de plantas de maíz, proporcionando información que podría ayudar a adaptar mejor este importante cultivo a condiciones ambientales que cambian rápidamente.
Un nuevo estudio dirigido por Alexander Marand revela información previamente oculta sobre la actividad genética dentro de diferentes tipos de células. Esto proporciona un contexto importante para comprender mejor cómo la biología molecular de la línea se relaciona con los rasgos del maíz fácilmente visibles, o fenotipo. Esto incluye características tales como la cantidad de mazorcas de maíz que produce una planta y el tamaño que alcanzan esas mazorcas.
“Algo que me resulta realmente sorprendente es que hace unos diez años, cuando empezaron a publicarse estudios como este, simplemente intentábamos vincular un cambio genético con la evolución de los fenotipos. Este estudio demuestra que la mayor parte de la variación fenotípica proviene, en realidad, de cambios en la regulación genética: cuándo se expresa un gen, dónde se expresa y en qué medida”, afirma Marand, profesor asociado del Departamento de Biología Molecular, Celular y del Desarrollo de la Universidad de Michigan.
En otras palabras, en una etapa intermedia hubo una brecha entre la comprensión de la genética vegetal y las características de las plantas.
Los científicos secuenciaron por primera vez el genoma completo del maíz hace más de 15 años, y desde entonces han podido detectar incluso diferencias sutiles en el código genético entre muestras. Pero estas diferencias a nivel molecular a menudo pasan por alto las diferencias a gran escala que más importan a los agricultores.
Entonces los investigadores comenzaron a sospechar que el modo en que las diferentes células utilizan estos genes podría jugar un papel importante. Aunque cada célula del cuerpo tiene los mismos genes, cada célula utiliza estos genes de distintas maneras.
En los últimos cinco años, la capacidad de los científicos para estudiar los genes de las plantas en un contexto celular ha mejorado mucho, afirmó Marand. Y el nuevo estudio de su equipo, publicado en la revista Science, es otro paso significativo en esta prometedora tendencia.
Se trata realmente de conectar los puntos. Ahora que podemos establecer estas conexiones, podemos analizar diferentes contextos celulares y empezar a combinarlos para optimizar las plantas o algún rasgo que nos interese. Es como si tuviéramos un coche y supiéramos cuáles son sus diferentes partes y para qué sirven, pero desconociéramos cómo funcionan. Obtener esta información proporciona nuevos conocimientos sobre el funcionamiento de todo el vehículo —la planta de maíz en esta analogía— y abre nuevas posibilidades para mejorar su rendimiento —explica el investigador—.
También ayuda a comprender mejor cómo el ajuste del funcionamiento de un componente afecta a otros componentes del sistema, es decir, a realizar pronósticos. Podemos preguntarnos con antelación: «Si realizamos cambios, ¿serán aditivos o incluso sinérgicos?». ¿Será uno más uno igual a dos? ¿O quizás sea 10 o menos 20? —dice Marand.
El trabajo contribuye a proporcionar una ventaja para el mejoramiento futuro del maíz. El cultivo se originó en regiones tropicales del planeta y ha evolucionado hacia variedades que ahora pueden tolerar climas aún más moderados. Al estudiar muchas variedades diferentes de maíz, un nuevo estudio ha arrojado luz sobre el cambio evolutivo, ayudando a comprender cómo ha cambiado el maíz a medida que los productores seleccionan las plantas más eficientes en sus entornos.
Descubrimos que muchos de estos cambios implicaban modificaciones en las secuencias reguladoras que estudiábamos, y que tienen consecuencias únicas en tipos celulares muy específicos. Ahora podemos usar esta información para seguir mejorando las plantas y lograr que el maíz se adapte mejor a diferentes climas, concluyó Marand.
Fuente: Fuente: Universidad de Michigan. Autor: Matt Davenport. Autor de la fotografía principal: Alexander Marand.
