Las variedades de trigo de altura reducida, o semienanas, con resistencia mejorada a la sequía pronto podrán cultivarse en campos de todo el mundo luego de un emocionante descubrimiento científico.
por el Centro John Innes
Investigadores del Centro John Innes, en colaboración con un equipo internacional de investigadores, han descubierto un nuevo gen Rht13 que reduce la altura, lo que significa que las semillas se pueden plantar más profundamente en el suelo dando acceso a la humedad, sin el efecto adverso sobre la emergencia de las plántulas que se observa con el trigo existente. variedades _
Las variedades de trigo con el gen Rht13 podrían convertirse rápidamente en variedades de trigo para permitir a los agricultores cultivar trigo de altura reducida en condiciones de suelo más seco.
«Hemos encontrado un nuevo mecanismo que puede hacer variedades de trigo de altura reducida sin algunas de las desventajas asociadas con los genes convencionales de semienanismo. El descubrimiento del gen, sus efectos y la ubicación exacta en el genoma del trigo significa que podemos dar mejoradores un marcador genético perfecto que les permita producir trigo más resistente al clima», dijo la líder del grupo del Centro John Innes, la Dra. Philippa Borrill, autora correspondiente del estudio.
El estudio, que aparece en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias ( PNAS ), sugiere que los beneficios agronómicos adicionales del nuevo gen del semienanismo pueden incluir tallos más rígidos, más capaces de resistir el clima tormentoso.
Desde la década de 1960 y la «Revolución Verde», los genes de altura reducida han aumentado los rendimientos mundiales de trigo porque el trigo de tallo corto que producen invierte más en los granos que en los tallos y ha mejorado la capacidad de pie.
Sin embargo, los genes de la Revolución Verde introducidos en el trigo también tienen una desventaja significativa: cuando estas variedades se plantan a mayor profundidad para acceder a la humedad en ambientes con escasez de agua, es posible que no lleguen a la superficie del suelo.
El gen enano Rht13 recientemente descubierto supera este problema de la emergencia de las plántulas porque el gen actúa en los tejidos más arriba en el tallo del trigo. Por lo tanto, el mecanismo de enanismo solo tiene efecto una vez que la plántula ha emergido por completo. Esto les da a los agricultores una ventaja significativa al plantar más profundo en condiciones secas.
El descubrimiento del gen de enanismo Rht13 fue posible gracias a los recientes avances en la investigación genómica del trigo , principalmente la publicación en 2020 del Pan Genome, un atlas de 15 genomas de trigo recopilados de todo el mundo.
Estudios anteriores habían identificado el locus Rht13, la región del ADN, ubicado en el cromosoma 7B en el genoma del trigo, pero no se había identificado el gen subyacente.
En colaboración con el grupo de Wolfgang Spielmeyer en CSIRO Australia, los investigadores usaron ARN y secuenciación de cromosomas para rastrear el nuevo gen del semienanismo.
Encontraron un cambio de mutación de un punto, un cambio de una sola letra en una secuencia de ADN, y esta variación en el locus Rht13 codifica un gen NB-LRR autoactivo, un gen relacionado con la defensa, que está encendido todo el tiempo.
Los experimentos que probaron los efectos del gen en una variedad de plantas de trigo transgénicas confirmaron que la variación Rht13 representa una nueva clase de gen de altura reducida, más comúnmente asociado con la resistencia a enfermedades en comparación con los genes de la Revolución Verde ampliamente utilizados (Rht-B1b y Rht-D1b )) que están asociados con las hormonas y, por lo tanto, afectan el crecimiento general.
«Este es un descubrimiento emocionante porque abre una nueva forma de usar estos genes NB-LRR autoactivos en el mejoramiento en la agricultura». explica el Dr. Borrill.
«En ambientes secos, el gen alternativo de altura reducida permitirá a los agricultores sembrar semillas en profundidad, y no tener que apostar a que emerjan las plántulas. Creemos que los tallos más rígidos podrían resultar en menos acame, donde los tallos se caen, y la regulación positiva de un El gen de enanismo relacionado con patógenos puede ayudar a mejorar la respuesta de resistencia a ciertos patógenos».
El siguiente paso de esta investigación será probar cómo funciona este gen en diversos entornos agronómicos desde el Reino Unido hasta Australia. El equipo de investigación también está investigando cómo funciona el mecanismo y está explorando la hipótesis de que puede deberse a restricciones moleculares en la pared celular que impiden el alargamiento.
Más información: Philippa Borrill et al, Un gen NB-LRR autoactivo causa enanismo Rht13 en trigo, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2022). DOI: 10.1073/pnas.2209875119
