Una simple modificación genética puede triplicar el número de granos en el sorgo, una planta tolerante a la sequía que es un cultivo muy utilizado en la nutrición ganadera y para elaborar biocombustible en muchas regiones del mundo.
Una nueva investigación reportada en Nature Communications , donde data que los científicos de Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) han descubierto cómo ese cambio genético aumenta el rendimiento de la planta: reduciendo el nivel de una hormona clave, generando más flores y más semillas. Su descubrimiento podría trasladarse a otros cultivos de granos.
Doreen Ware, Ph.D., Profesora Asociada Adjunta de CSHL y científica investigadora del Servicio de Investigación Agrícola (ARS) del USDA, fue quien dirigió la investigación junto con su colega Zhanguo Xin, Ph.D.
Su estudio se centró en cepas de sorgo de alto rendimiento que fueron generadas hace varios años por el Dr. Xin. Una mutación genética desconocida introducida por mutagénesis química -un método utilizado durante muchas décadas por los mejoradores e investigadores para inducir variaciones genéticas en las plantas- dio como resultado un aumento en el número de granos; es decir, semillas contenidas en los frutos que produce la planta.
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Al igual que muchos cultivos de cereales, los granos de sorgo se producen en racimos de flores que se desarrollan a partir de una estructur ramificada en la parte superior de la planta, llamada panoja. Cada panoja puede producir cientos de flores.
Hay dos tipos de flores y, generalmente, solo una de ellas, conocida como espiga sésil (SS), es fértil. El otro tipo de flor, llamada espiga pedicelada (PS), no produce semillas. En las plantas modificadas que produjo el Dr. Xin las espigas sésiles y pediceladas produjeron semillas, triplicando así el número de granos de cada planta.
La Dra. Ware y su equipo querían entender qué fue lo que causó este cambio fantástico. Al secuenciar por completo los genomas de las plantas modificadas, descubrieron que algunas mutaciones afectaban a un gen que regula la producción de hormonas. Las plantas que portan la mutación producen niveles anormalmente bajos de una hormona llamada ácido jasmónico que cumple la función de ser la reguladora del desarrollo, particularmente durante la floración.
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A través de experimentos posteriores, el equipo comprendió que el ácido jasmónico evita que las espigas pediceladas produzcan semillas. “Entonces, cuando la hormona vegetal está baja, obtenemos semillas en cada una de las flores. Pero cuando la hormona vegetal es alta, tenemos un número reducido de flores fértiles, que determinan un número reducido de semillas“, explica el Dr. Yinping Jiao del laboratorio de la Dra Ware, coautor del artículo.
Ahora que el equipo ha descubierto los cambios biológicos que triplican la producción de granos de sorgo, esperan aplicar la misma estrategia para aumentar la producción de granos en otras plantas vitales en el suministro mundial de alimentos, como el arroz, el maíz y el trigo.
El conocimiento ayudará a guiar la mejora de los cultivos a través de prácticas de mejoramiento tradicionales, así como también enfoques que aprovechan las tecnologías de edición genómica, dice la Dra. Ware.
Fuente: Cold Spring Harbor Laboratory
