Científico mexicano identifica el gen que ayuda al maíz a resistir sequías e inundaciones

Esto ayudaría a hacer más selectivo el mejoramiento genético de cultivos cuyo rendimiento se verá afectado por el cambio climático

Gerardo Sifuentes

04/12/2021 4:52pm

“Las raíces de las plantas hacen mucho más que simplemente sostenerlas”, se apunta en un estudio reciente sobre la genética del maíz, publicado en la revista Science. Cuando ocurre una inundación, por ejemplo, sirven como almacenamiento de aire; al ser colonizadas por cierta clase de hongos, forman las llamadas micorrizas, que desempeñan un papel fundamental en la captura de nutrientes del suelo. En particular, estas y otras funciones complejas, como el almacenamiento de almidón, son aprovechadas mediante las distintas capas de tejido en las raíces del maíz para resistir las más severas condiciones climáticas.

El doctor Carlos Humberto Ortiz Ramírez, de la Unidad de Genómica Avanzada (UGA-Langebio) del Cinvestav, encabezó una investigación para entender las características que permiten la adaptación ambiental del maíz, así como identificar las capas de tejido de sus raíces y los genes que las regulan. Como resultado, encontró un circuito genético controlado por un gen conocido como SHORT-ROOT (SHR, por sus siglas en inglés), que participa en el aumento del grosor del llamado córtex, tejido ubicado alrededor de la médula central de la raíz, que reduce la pérdida de humedad cuando hay poca disponibilidad de agua.

Capas de protección

Ortiz Ramírez explicó que el gen SHR activa la división celular, a partir de una proteína que se mueve entre las células del córtex, para dar lugar a una o varias capas extras de este tejido.

“A pesar de que el córtex desempeña un papel clave frente a inundaciones, sequías o falta de nutrientes, no se tenía información acerca de los genes encargados de modular su crecimiento como respuesta a las condiciones adversas del ambiente. Por lo cual, la identificación del gen SHR y su mecanismo de acción es un primer paso para obtener cultivos más resistentes, en especial en el contexto del cambio climático”, dijo el especialista del Cinvestav, autor principal de la investigación realizada en colaboración con investigadores de varias universidades e instituciones científicas de EEUU.

El estudio se realizó en la variedad de maíz conocida como B73, la cual es muy utilizada por su alto rendimiento; una vez descrita la vía del gen SHR, los investigadores analizaron si también estaba presente en una especie conocida como milo (Setaria viridis), un cultivo emparentado con el maíz y popular en Asia por su alta resistencia a la sequía.

“Comprobamos que tanto en maíz como en S. viridis el gen SHR actúa de manera similar, activando la división celular bajo demanda y dando lugar a una o varias capas extras de córtex, lo cual indica se trata de un mecanismo compartido por varias especies de plantas”, señaló Ortiz Ramírez.

Resistencia al cambio

Mediante una técnica de secuenciación simultánea, se generó un mapa de todas las células de la raíz del maíz, que incluye los genes presentes en cada tejido y sus efectos en la función del mismo.

Se identificó así la genética característica de la sección interna del córtex, donde ocurre la simbiosis con las micorrizas, y la externa, asociada a la tolerancia a la sequía e inundaciones; en el primer caso, las células se multiplican para conservar la humedad; en el segundo, forman huecos de aire para que la planta obtenga oxígeno y no se ahogue con el exceso de agua.

Con la información recopilada, los investigadores buscan cuáles son las variaciones en el circuito genético mediado por SHR entre plantas tolerantes a condiciones adversas, como el maíz, y las que no son tan resistentes, como es el caso del trigo. Esto ayudaría a hacer más selectivo el mejoramiento genético de cultivos cuyo rendimiento se verá afectado por el cambio climático.

En el equipo de colaboradores en el estudio “Circuitos de tejido terrestre en la regulación de la complejidad de los órganos en maíz y Setaria”, se incluyen científicos de las universidades de Nueva York, de Pensilvania y Cornell, así como del Laboratorio Cold Spring Harbor y el Instituto Boyce Thompson, en Estados Unidos.

Con información de conexion.cinvestav.mx y www.science.org. Ground tissue circuitry regulates organ complexity in maize and Setaria. Ortiz-Ramírez, et al.Science. 2 Dic 2021. Vol 374, No. 6572, pp. 1247-1252