Avance en la investigación de plantas: ¡Nuevos conocimientos sobre el mejoramiento de la cebada!

Avance en la investigación de plantas: ¡Nuevos conocimientos sobre el mejoramiento de la cebada!

Los biólogos de la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf (HHU) han logrado avances significativos en la investigación de la arquitectura floral de las gramíneas. Estas innovaciones podrían desempeñar un papel clave en la mejora de la producción agrícola. En uno de la revista especializada Comunicaciones de la naturaleza En el estudio publicado, los científicos identificaron un péptido y un receptor específicos que controlan el crecimiento de las inflorescencias en los pastos, incluida la cebada.

Las gramíneas presentan diversas formas de inflorescencias, caracterizándose la cebada por sus inflorescencias más simples, que forman sus granos en un eje corto, la “raquila”. Los estudios se basan en la conclusión de que la forma de las inflorescencias está determinada tempranamente en el desarrollo de la planta por el tamaño, la posición y la vida útil de los meristemas. Ahora se ha descubierto una vía de señalización que regula la actividad de ciertos meristemas en la cebada.

Influencia de péptidos y receptores.

El péptido HvFCP1, secretado por las células de la raquila, desempeña un papel central en este proceso. Interactúa con el receptor HvCLV1 para controlar el crecimiento del meristemo. El profesor Dr. Jürgen Schmid y su equipo descubrieron que las mutaciones en los genes HvFCP1 o HvCLV1 hacen que las inflorescencias y las raquilas se agranden, lo que da como resultado múltiples flores y granos de una raquila. Curiosamente, estos mutantes tienen una arquitectura similar a las inflorescencias del trigo.

Los resultados de esta investigación sientan las bases para nuevos enfoques de mejoramiento basados ​​en la edición del genoma y, por lo tanto, podrían permitir una producción más rápida de variedades de plantas de alto rendimiento. El trabajo es parte del proyecto “Sistemas de células madre de cereales” (CSCS) financiado por la Fundación Alemana de Investigación y el Clúster de Excelencia para la Investigación de Plantas CEPLAS en la HHU.

Resultados de investigaciones adicionales sobre la formación de orejas

Paralelamente a estos avances, un equipo de investigación internacional dirigido por el Instituto IPK-Leibniz informó sobre los mecanismos de formación de mazorcas en la cebada. Los resultados, publicados en Biología actual, muestran que la actividad y diferenciación del meristemo son factores cruciales para la arquitectura de la inflorescencia. La caracterización de un mutante particular, llamado barley ear flo.a, confirma los hallazgos de que el gen HvALOG1 desempeña un papel crucial en la regulación del meristemo de la oreja y la formación de límites entre los órganos florales.

Las mutaciones en HvALOG1 conducen no sólo a la formación adicional de espiguillas sino también a la fusión de órganos florales. Estos hallazgos son importantes en comparación con el trigo, porque la identificación del gen del trigo ALOG-1 y su función en un estudio paralelo muestra cuán estrechamente están interconectados estos campos de investigación.

La influencia de la mejora técnica.

Los estudios mencionados anteriormente ilustran el desarrollo a largo plazo del fitomejoramiento, que ha estado buscando formas de aumentar la variación genética durante décadas. Si bien la selección de nuevas variedades de plantas con rasgos deseables ha estado tradicionalmente limitada por cambios genéticos naturales, técnicas más nuevas, como el mejoramiento genético por mutaciones, ofrecen avances prometedores. Desde la década de 1950, los criadores han utilizado métodos como la radiación ionizante y productos químicos para introducir modificaciones genéticas.

La cría por mutaciones se considera un método de cría convencional y no está sujeta a la ley de ingeniería genética. Estos métodos han conducido al desarrollo de cultivos exitosos, dando como resultado más de 3.000 variedades mutantes relacionadas con rayos X o gamma incluidas en la base de datos conjunta FAO/OIEA. Algunos ejemplos de variedades exitosas son:

• Gerstensorte „Golden Promise“ (hoher Ertrag, verbesserte Mälzung)
• Hartweizen (für Brot und Pasta)
• Krankheitsresistente japanische Birne
• Dunkelrosa Grapefruit
• Halbzwergiger Reis
• Krankheitsresistente Bohne
• Erdnüsse mit festeren Schalen
• Sorten von Erbsen, Baumwolle, Pfefferminze, Sonnenblumen, Grapefruit, Sesam, Bananen, Maniok und Sorghum.

Estos avances exitosos en la investigación de plantas están directamente relacionados con los estudios actuales sobre arquitectura floral, que no sólo generan interés científico sino que también podrían tener importantes consecuencias para la agricultura futura.