Aprovechar los genes del tomate podría ayudar a acelerar los cultivos resistentes a la sequía

Una vez descartado como ‘ADN basura’ que no tenía ningún propósito, una familia de ‘genes saltadores’ que se encuentran en los tomates tiene el potencial de acelerar la mejora de cultivos para rasgos como la resistencia a la sequía mejorada.

Investigadores del Laboratorio Sainsbury de la Universidad de Cambridge (SLCU) y el Departamento de Ciencias de las Plantas han descubierto que el estrés por sequía desencadena la actividad de una familia de genes saltarines (retrotransposones Rider) que anteriormente se sabía que contribuían a la forma y color de la fruta en los tomates. Su caracterización de Rider, publicada hoy en la revista PLOS Genetics, reveló que la familia Rider también está presente y potencialmente activa en otros cultivos, destacando su potencial como fuente de nuevas variaciones de rasgos que podrían ayudar a las plantas a enfrentar mejor las condiciones más extremas impulsadas por Nuestro clima cambiante.

“Los transposones tienen un enorme potencial para mejorar los cultivos. Son potentes impulsores de la diversidad de rasgos, y aunque hemos estado aprovechando estos rasgos para mejorar nuestros cultivos durante generaciones, ahora estamos comenzando a comprender los mecanismos moleculares involucrados”, dijo el Dr. Matthias Benoit, el primer autor del artículo, anteriormente en SLCU.

Los transposones, más comúnmente llamados genes saltadores, son fragmentos móviles de código de ADN que pueden copiarse en nuevas posiciones dentro del genoma: el código genético de un organismo. Pueden cambiar, alterar o amplificar genes, o no tener ningún efecto. Descubiertos en los granos de maíz por la científica ganadora del Premio Nobel Barbara McClintock en la década de 1940, solo ahora los científicos se están dando cuenta de que los transposones no son basura en absoluto, sino que juegan un papel importante en el proceso evolutivo y en la alteración de la expresión génica y las características físicas de las plantas. .

El uso de los genes saltarines ya presentes en las plantas para generar nuevas características sería un avance significativo de las técnicas de mejoramiento tradicionales, lo que permitiría generar rápidamente nuevos rasgos en los cultivos que tradicionalmente se han criado para producir formas, colores y tamaños uniformes para que la cosecha sea más eficiente y maximizar el rendimiento. Permitirían la producción de una enorme diversidad de nuevos rasgos, que luego podrían ser refinados y optimizados mediante tecnologías de selección genética.

“En un gran tamaño de población, como un campo de tomate, en el que se activan los transposones en cada individuo, esperaríamos ver una enorme diversidad de nuevos rasgos. Al controlar este proceso de ‘mutación aleatoria’ dentro de la planta podemos acelerar este proceso para generar nuevos fenotipos que ni siquiera podíamos imaginar “, dijo el Dr. Hajk Drost en SLCU, coautor del artículo.

Las tecnologías actuales de selección de genes son muy poderosas, pero a menudo requieren una comprensión funcional del gen subyacente para producir resultados útiles y, por lo general, solo apuntan a uno o unos pocos genes. La actividad de transposones es una herramienta nativa ya presente dentro de la planta, que puede aprovecharse para generar nuevos fenotipos o resistencias y complementar los esfuerzos de selección de genes. El uso de transposones ofrece un método de reproducción libre de transgenes que reconoce la legislación actual de la UE sobre organismos genéticamente modificados.

El trabajo también reveló que Rider está presente en varias especies de plantas, incluidos cultivos económicamente importantes como la colza, la remolacha y la quinua. Esta amplia abundancia fomenta nuevas investigaciones sobre cómo se puede activar de forma controlada, o reactivarse o reintroducirse en plantas que actualmente tienen elementos Rider mudos para que se pueda recuperar su potencial. Tal enfoque tiene el potencial de reducir significativamente el tiempo de reproducción en comparación con los métodos tradicionales.

“Identificar que la actividad de los Jinetes se desencadena por la sequía sugiere que puede crear nuevas redes reguladoras de genes que ayudarían a una planta a responder a la sequía”, dijo Benoit. “Esto significa que podríamos aprovechar a Rider para producir cultivos que se adapten mejor al estrés por sequía al proporcionar una respuesta a la sequía a los genes que ya están presentes en los cultivos. Esto es particularmente significativo en tiempos de calentamiento global, donde existe una necesidad urgente de producir cultivos más resistentes”. ”

Este trabajo fue apoyado por el Consejo Europeo de Investigación y la Fundación Caritativa Gatsby.

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