El arroz es uno de los cultivos básicos más importantes, del que depende más de la mitad de la población mundial. Pero a medida que aumentan las temperaturas y los fenómenos meteorológicos extremos, el arroz se vuelve más vulnerable.
por la Academia China de Ciencias
Las cepas genéticamente modificadas pueden resistir algunas inundaciones, pero pocas, si es que alguna, pueden sobrevivir al estrés por calor causado por la combinación de altas temperaturas y sequía. Sin embargo, puede haber cultivos más resistentes en el horizonte, con la ayuda de un mapa molecular que detalla las interacciones genéticas específicas que controlan qué tan tolerante es el arroz al calor.
Publicado hoy en Science , es posible que el mapa no conduzca a un tesoro pirata, según los autores del estudio, pero sienta las bases para algo mucho más valioso para muchas más personas: la seguridad alimentaria.
«Durante su ciclo de vida, el estrés por calor influye fácilmente en el arroz, y es aún más vulnerable al calentamiento global», dijo el autor correspondiente Lin Hongxuan, profesor del Laboratorio Nacional Clave de Genética Molecular de Plantas, Centro de Excelencia en Ciencias Moleculares de Plantas de la Academia China de Ciencias. , Instituto de Shanghái de Fisiología y Ecología Vegetal. «Mejorar la tolerancia térmica del arroz juega un papel clave para mantener y aumentar el rendimiento de los cultivos de arroz a altas temperaturas, asegurando el suministro de la demanda de alimentos de la población mundial».
La tolerancia térmica del arroz es un rasgo cuantitativo que resulta de cómo interactúan múltiples genes , así como del aporte del medio ambiente. Según Lin, las plantas tienen múltiples mecanismos desarrollados específicamente para protegerse contra el calor, pero la forma en que las células detectan las altas temperaturas y comunican esa información internamente ha sido difícil de comprender, hasta ahora.
En una serie de experimentos con variedades de arroz africanas y asiáticas, los investigadores eliminaron varios genes y estudiaron cómo eso influía en la composición genética y la manifestación física de las plantas resultantes.
«Descubrimos que un módulo genético en el arroz vincula las señales de calor de la membrana plasmática de la célula con sus cloroplastos internos para protegerlos del daño por estrés por calor y aumentar el rendimiento del grano bajo estrés por calor», dijo Lin.
Apodado termotolerancia 3, o TT3, el módulo genético es la ubicación física en el material genético de la célula que contiene los genes, TT3.1 y TT3.2, que interactúan para mejorar la termotolerancia del arroz. Una pieza de TT3.1 parece servir como un sensor de calor, ya que se aleja de la membrana plasmática hacia la vía de transporte de la célula, donde marca a su compañero, TT3.2, para que la célula lo degrade y elimine. TT3.2 está involucrado en poner en peligro los cloroplastos, y la célula puede protegerse mejor contra el estrés por calor cuando la abundancia de TT3.2 disminuye en los cloroplastos, según Lin.
En el análisis de la planta, los investigadores encontraron que TT3, ya sea que se produjera de forma natural o se editara genéticamente, mejoró la tolerancia al calor y redujo la pérdida de rendimiento causada por el estrés por calor.
«Después de siete años de esfuerzo, mapeamos y clonamos con éxito un módulo de arroz termotolerante recientemente identificado, que comprende dos genes, y revelamos un nuevo mecanismo termotolerante de la planta», dijo Lin. «Este estudio demuestra que esta interacción genética puede mejorar la termotolerancia del arroz, reducir significativamente la pérdida de rendimiento causada por el estrés por calor y mantener el rendimiento estable del arroz «.
Los investigadores planean continuar identificando genes termotolerantes y desarrollando recursos genéticos para integrarlos en el mejoramiento de cultivos.
«Los genes que ya hemos identificado se conservan en otros cultivos importantes, como el maíz y el trigo», dijo Lin. «Son recursos valiosos para cultivar cultivos altamente tolerantes al estrés por calor para abordar las preocupaciones de seguridad alimentaria causadas por el calentamiento global «.
Más información: Hai Zhang et al, Un módulo genético en un locus del arroz protege los cloroplastos para mejorar la termotolerancia,
Science (2022). DOI: 10.1126/ciencia.abo5721 . www.science.org/doi/10.1126/science.abo5721
