Usando CRISPR mejoran la producción de granos del maíz y el arroz en 10%
CRISPR mejora producción de estos gracias al trabajo de científicos que exploraron la relación entre evolución y las funciones de genes ortólogos,
¿Qué tienen en común el arroz y el maíz? Además de ser alimentos básicos y de compartir una historia de mejoramiento durante cientos de años, un nuevo experimento reveló que también tienen secciones similares en sus genomas.
Esto significa que identificar un gen que mejore la producción de granos en una planta, puede replicarse en la otra con resultados parecidos.
Al menos esto fue lo que pudo comprobar Xiaohong Yang y un grupo de más de 25 investigadores, quienes examinaron los genomas del maíz y su relativo salvaje, el teosinte, y encontraron un locus en el genoma del maíz que incrementa el número de filas de granos en el maíz.
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Este gen es el KRN2 y, al experimentar con edición genética en este y en el gen homólogo en el arroz (el OsKRN2), los investigadores determinaron que un fenotipo que incrementaba el número de granos por planta, podría ser replicado en ambas plantas.
Aunque sus orígenes evolutivos y geográficos son muy distantes, el maíz y el arroz parecen tener una ‘evolución convergente’. Fue así como el grupo de investigadores de la Universidad Agrícola de China, pudieron identificar más tarde de 490 bases de pares de genes ortólogos que cumplen funciones similares en ambas plantas.
CRISPR mejora producción gracias a genes ortólogos
Los genes ortólogos son aquellos que se encuentran en dos especies diferentes pero con un ancestro evolutivo común.
“La identificación de los genes seleccionados convergentemente a través de los cereales, podría ayudar a clarificar la evolución de especies de cultivos para acelerar los proyectos de mejoramiento. Dos de los cultivos más importantes económicamente, el maíz y el arroz, manifiestan algunos cambios fenotípicos similares -que incluyen la pérdida de dispersión de semillas y número de granos incrementados-, aunque hayan sido seleccionados independientemente”, explican los autores.
Para entenderlo, investigaron las funciones y evolución molecular de la característica cuantitativa del gen KRN2 en el maíz y en el ortólogo gen del arroz OsKRN2.
Lo que notaron durante varios experimentos editando el locus genético donde se ubica el gen KRN2 en el maíz, así como el locus donde se encuentra el ortólogo gen en el arroz, pudieron aumentar el número de granos en ambas plantas.
De esta manera, usando la tecnología CRISPR en los genes KRN2 del maíz y en el OsKRN2 para reducir sus expresiones, los científicos notaron que el número de filas de granos en el maíz aumentaba. En arroz, este silenciamiento se manifestó en un segundo panículo.
Las pruebas de campo dieron cuenta de un aumento del 10% en el maíz y de 8% en el arroz, sin ningún otro cambio aparente en el cultivo.
Además, descubrieron en las 490 pares de bases ortólogas identificadas, dos maneras en las que la selección convergente enriquece al maíz y al arroz: el metabolismo de la sucrosa y el almidón.
“Nuestros descubrimientos muestran que los cambios comunes fenotípicos durante la evolución del maíz y el arroz son motivados, al menos en parte, por la selección convergente, que para estas plantas ocurrió durante y después de su domesticación” concluye el estudio.
Más información:
Convergent selection of a WD40 protein that enhances grain yield in maize and rice.