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Los genes mutantes del maíz aumentan el azúcar en las semillas y las hojas y pueden conducir a una mejor cosecha.

El maíz transgénico marcado con fluorescencia se utilizó para detectar la acumulación anormal de proteínas en los mutantes. La foto superior izquierda muestra tres cubos en luz brillante, y la foto superior derecha muestra las mismas tres orejas en luz azul. La presencia y ausencia de fluorescencia verde ayuda a identificar fácilmente las semillas metamórficas. Las imágenes de abajo muestran la acumulación de proteínas en el grupo de control (izquierda) y semillas mutantes en crecimiento (derecha). Crédito: Dibamalia Chatterjee / Pensilvania

La acumulación anormal de carbohidratos (azúcares y almidones) en los granos y las hojas de una cepa mutante de maíz se remonta al gen equivocado, y este descubrimiento proporciona pistas sobre cómo la planta lidia con el estrés.


Esta es la conclusión a la que llegaron los investigadores de Pensilvania cuyo estudio anterior descubrió el gen ufo1 del maíz responsable de la formación de la línea de átomos mutantes. Ahora están evaluando sus efectos y su potencial para incluirlo en el cultivo de nuevas cepas de maíz que pueden prosperar mejor en un mundo que se calienta. Se encuentran niveles más altos de azúcar en Tejidos vegetales En su estudio reciente, es solo otro aspecto de Genética Vegetal Considerar.

“Este descubrimiento tiene implicaciones para la seguridad alimentaria y el mejoramiento de nuevas variedades de cultivos que pueden hacer frente mejor al cambio climático; con el maíz, todavía hay mucho más por hacer”, dijo Surinder Chopra, profesor de genética del maíz en la Facultad de Agricultura. Ciencias “De hecho, existe una gran diversidad genética y fenotípica en el maíz, y podemos usar esa diversidad y hacer la pregunta,“ ¿Cómo se distribuye el gen ufo1 en 10,000 líneas de germoplasma? “

¿Pueden los genetistas de plantas seleccionar algo de esta variedad e incorporar el gen ufo1 para mejorar el maíz? Esta es la pregunta que Chopra está tratando de responder, comenzando con este nuevo estudio que encontró niveles elevados de azúcar en las semillas y hojas de la racha de maíz mutante.

¿Qué rasgos podrían mejorarse en el maíz con la ayuda del gen ufo1?

Los genes mutantes del maíz aumentan el azúcar en las semillas y las hojas y pueden conducir a una mejor cosecha.

Las semillas agrupadas se diseccionaron y se guardaron para experimentos adicionales. Los investigadores descubrieron que el gen mutante ufo1 afecta la diferenciación celular, afecta la acumulación de carbohidratos y hormonas en la planta y regula los patrones de expresión de genes clave involucrados en el desarrollo de la semilla de maíz. Crédito: Dibamalia Chatterjee / Pensilvania

“Claro, tolera el estrés, pero también potencialmente desarrolla semillas, lo que tiene implicaciones para el rendimiento de semillas y mejora la biomasa”, dijo Chopra. “Nos gustaría desarrollar un mejor tipo de planta que pueda crecer en un cultivo más denso, pero aún así ser más productivo. Finalmente, debemos considerar la resiliencia y la sostenibilidad. ¿Podemos derivar las vetas de maíz que obtengan la misma cantidad de rendimiento con menos fertilizante? entrada y requieren menos de agua? “

Chopra comenzó a buscar el gen ufo1 del maíz debido a su asociación con la pigmentación naranja / roja en la veta del maíz mutante. El famoso genetista de maíz Charles Burnham, de la Universidad de Minnesota, identificó este aparente mutante ovni alrededor de 1960. Luego, otro famoso genetista de átomos, Derek Styles, de la Universidad de Victoria, Canadá, que es estudiante de la Universidad de Burnham, eligió el nombre que significa “Agente inestable de naranja”.

En 1997, Styles envió semillas de Chopra para la racha mutada. Desde entonces, ha presentado una Genes A una cepa endogámica que su grupo de investigación mantiene en Pensilvania. En 2019, Chopra resolvió el rompecabezas genético detrás de ufo1.

Sin embargo, se ha demostrado que el gen controla muchas propiedades de las plantas que van más allá de la pigmentación. Sin embargo, Chopra señaló que ufo1 es solo un gen y no funciona por sí solo en el genoma del maíz.

Añadió que hay más de 30.000 genes en la planta de maíz, por lo que es importante saber cómo interactúa ufo1 con otros genes antes de que los genetistas de plantas puedan usarlo para diseñar un nuevo tipo de cultivo. “Para pasar al lado de la reproducción, primero necesitamos aprender cómo funciona realmente este gen”, dijo Chopra. “Necesitamos saber cómo se asocian con las proteínas, y aprender sobre estas interacciones de proteínas será el objetivo de la investigación futura”.

Los genes mutantes del maíz aumentan el azúcar en las semillas y las hojas y pueden conducir a una mejor cosecha.

Debamalya Chatterjee, estudiante de doctorado en agronomía del estado de Pensilvania, quien dirigió la investigación, recolectando semillas cultivadas de mazorcas de maíz inoculado en un invernadero para el análisis del Departamento de Ciencias Vegetales. Crédito: Surinder Chopra / Pensilvania

Pero por ahora, este estudio reveló cómo la acumulación de azúcares en las semillas de maíz se modificaba en presencia o ausencia del gen ufo1, según Dybala Chatterjee, estudiante de doctorado en agronomía, quien dirigió la investigación.

“En el futuro, podemos utilizar este conocimiento del gen ufo1 para la reproducción, para hacer mejores cruces que hagan a los híbridos más flexibles y productivos, donde los azúcares y almidones estén equilibrados”, dijo.

Los investigadores dieron un paso en esta dirección hoy (3 de mayo) cuando publicaron sus hallazgos en Física VegetalY reportando que Maíz El gen mutante ufo1 afecta la diferenciación celular, afecta la acumulación de carbohidratos y hormonas en la planta y regula los patrones de expresión de genes esenciales involucrados en maíz Desarrollo de semillas.

Todo el material vegetal analizado en el estudio se cultivó durante los semestres de verano 2016-2020 en el Centro de Investigación Agrícola Russell E. Larson, Rock Springs, y en las instalaciones de la Sala de Crecimiento de Plantas y el Invernadero en el campus de la Universidad Estatal de Pensilvania. Las razas y las existencias genéticas se obtuvieron del Collaboration Stockist Center for Genetics and Maize administrado por el Servicio de Investigación Agrícola del USDA.


Resolver el rompecabezas genético del maíz de 58 años podría tener ramificaciones para el mejoramiento de la planta


más información:
Debamalya Chatterjee et al, El agente inestable del maíz de la naranja esencial para el desarrollo del endospermo y la acumulación de carbohidratos, Física Vegetal (2021). DOI: 10.1093 / plphys / kiab183

La frase: Los genes mutantes del maíz aumentan el azúcar en semillas y hojas, y pueden conducir a una mejor reproducción de los cultivos (2021, 3 de mayo). Recuperado el 3 de mayo de 2021 de https://phys.org/news/2021-05-mutant-corn-gene- boosts-sugar.html

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