El ancestro silvestre del maíz Teosinte tiene un contenido de proteína 3 veces mayor que los híbridos modernos


Investigadores de la Academia de Ciencias de China han rastreado los mecanismos responsables de la reducción en el contenido de proteína de la semilla en híbridos de maíz modernos y líneas endogámicas.


Los resultados abren nuevas oportunidades para el mejoramiento de maíz para mejorar la calidad y la eficiencia del uso de nitrógeno.

«Existen prerrequisitos económicos y ambientales para crear maíz de alto rendimiento que pueda producir un cultivo rico en nutrientes y al mismo tiempo reducir la cantidad de nitrógeno agregado al suelo. Para ello, es importante determinar los factores genéticos que son responsables de las propiedades indicadas”, citan los autores del artículo, publicado el 17 de noviembre en la revista Nature, por el portal Phys.org.

Durante milenios, los fitomejoradores han alterado genéticamente especies de plantas para crear semillas con una mayor proporción de metabolitos para mejorar el valor nutricional y la salud. A medida que el maíz se convirtió en la principal fuente de alimento para el ganado, aumentar el contenido de almidón y el rendimiento se convirtió en una prioridad, mientras que el contenido de proteínas y el sabor se convirtieron en objetivos secundarios.

Como resultado, los híbridos de maíz modernos contienen solo 5-10% de proteína. En contraste, el teocintle, el ancestro silvestre del maíz, tiene un contenido de proteína de semilla de 20-30%, según el estudio.

Los científicos pueden rastrear la disminución de la proteína de la semilla de maíz, pero los mecanismos genéticos no estaban claros. Un equipo de científicos de la Academia de Ciencias de China decidió identificar los genes responsables de la diferencia en el contenido de proteínas entre el teosinte y el maíz generando una secuencia completa del genoma del teosinte. Al cruzar teosinte con maíz y probar la descendencia, los investigadores pudieron identificar el locus de rasgos cuantitativos (QTL), o regiones cromosómicas específicas asociadas con los rasgos en cuestión.

Los investigadores se centraron en un QTL alto en proteína significativo en el cromosoma 9. Las muestras de QTL alto en proteína 9 de teosinte (THP9) no solo mostraron el efecto más fuerte durante el mapeo de QTL, sino que también codificaron una enzima llamada asparagina sintetasa 4 (ASN4), que juega un papel importante papel en el metabolismo del nitrógeno. Estudios previos de arroz, trigo y cebada han demostrado que los cambios en la expresión de estos genes alteran el crecimiento de las plantas y el contenido de nitrógeno.

Si bien la variante (alelo) del gen THP9-teocintle (THP9-T) se expresa mucho en las raíces y hojas de teosinte, este no es el caso en el maíz endogámico correspondiente debido al empalme incorrecto de las transcripciones del gen.

«Este puede ser uno de los factores que conducen a las diferencias en la absorción de nitrógeno», explicó Wu Yungrui, uno de los autores del estudio. – En experimentos de campo, nuestro equipo confirmó que el alelo THP9-T puede aumentar la eficiencia de la utilización de nitrógeno en condiciones normales y bajas de nitrógeno. Un análisis posterior mostró que THP9-T tiene el potencial de mejorar el contenido de proteínas de las semillas y plantas de maíz a través de la reproducción. Es decir, es posible crear híbridos valiosos que contengan el alelo THP9-T, aunque se necesitan grandes ensayos de campo en diferentes ubicaciones geográficas para establecer completamente su potencial».

(Fuente: phys.org. Maíz silvestre (izquierda) y maíz moderno (derecha). Foto: CEMPS).



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