La larga búsqueda encuentra un grano de esperanza en la gluma
Los investigadores han encontrado el elusivo elemento genético que controla los granos alargados y las glumas de una variedad de trigo identificada por el famoso botánico Carl Linnaeus hace más de 250 años.
A la izquierda, una línea isogénica del trigo de primavera del Reino Unido, Paragon, con la inclusión del gen del trigo polaco VRT-A2. Es un 99% similar al trigo de primavera ucraniano PERO con la versión polaca del gen, por lo que tiene glumas más largas. A la derecha está la línea hermana con la versión normal del gen.
John Innes Centre
Los hallazgos relativos al trigo polaco, Triticum polonicum, podrían traducirse en mejoras genéticas y de productividad en el campo.
El trigo, en pan, pasta y otras formas, es una fuente vital de energía y proteínas para el ser humano. Cada grano individual se encuentra dentro de las glumas y otros órganos parecidos a las hojas, llamados lemma y palea, que afectan al tamaño, la forma y el peso final del grano.
Caracterizado por Linneo en 1762, el trigo polaco tiene granos largos, glumas y lemas. Investigaciones anteriores demostraron que todas estas características estaban controladas por un solo gen, pero no estaba claro cuál de ellos se encontraba en el complejo genoma del trigo.
Los investigadores del Centro John Innes utilizaron enfoques genómicos, de campo y biotecnológicos para identificar el componente molecular responsable como VRT-A2, un miembro de la familia MADS-box de factores de transcripción que actúan como interruptores genéticos que controlan la síntesis de proteínas.
El Dr. Nikolai Adamski, primer autor del trabajo, dijo: "Estos resultados ponen de manifiesto cómo los cambios en la expresión de los factores de transcripción pueden influir en importantes rasgos agronómicos de los principales cultivos, como el trigo. Nuestro objetivo es utilizar este conocimiento para ayudar a ofrecer soluciones genéticas que mejoren la productividad del trigo".
El equipo identificó un pequeño reordenamiento de la secuencia que conduce a una mala expresión de VRT-A2 en diferentes tejidos en varias etapas de crecimiento del trigo. Esta variación es responsable de los granos más largos y los órganos florales que se encuentran en el trigo polaco.
La introducción de la versión VRT-A2 del trigo polaco en un cultivar de trigo panificable del Reino Unido condujo a un mayor peso del grano, tamaño y peso de prueba (una medida de la densidad del grano), pero no aumentó el rendimiento en entornos del Reino Unido.
El profesor Cristóbal Uauy, jefe de grupo del Centro John Innes, explicó la importancia general de la investigación: "Cada día, cada persona del planeta come los granos del equivalente a 50 plantas de trigo. Con una demanda creciente de trigo, y con el cambio climático como telón de fondo, es urgente que aumentemos la producción de trigo de forma sostenible. Como parte de este esfuerzo, comprender el control genético del tamaño y el peso de los granos es extremadamente relevante para ofrecer soluciones genéticas".
Los experimentos también revelaron una fuerte correlación positiva entre los niveles de expresión de VRT-A2 y la magnitud de sus efectos sobre la longitud del grano y el tamaño del órgano floral.
En el trigo polaco, el gen VRT-A2 presenta un pequeño reordenamiento en su primer intrón, una secuencia genética que no codifica proteínas, pero que es importante para regular la expresión del gen. Los investigadores sugieren que este reordenamiento fue causado por errores en la reparación del ADN tras una rotura de la doble cadena.
A continuación, el equipo de investigación pretende comprender cómo el patrón de expresión de VRT-A2 está controlado por la reordenación de la secuencia en el primer intrón del gen. También tienen previsto identificar los genes posteriores afectados por la mala expresión de VRT-A2.
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Publicación original
Ectopic Expression of Triticum polonicum VRT-A2 Underlies Elongated Glumes and Grains in Hexaploid Wheat in a Dosage-Dependent Manner Nikolai M Adamski, James Simmonds, Jemima F Brinton, Anna E Backhaus, Yi Chen, Mark Smedley, Sadiye Hayta, Tobin Florio, Pamela Crane, Peter Scott, Alice Pieri, Olyvia Hall, J Elaine Barclay, Myles Clayton, John H Doonan, Candida Nibau, Cristobal Uauy
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