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» » » » Científicos aprenden a predecir el tamaño de una planta

Referencia: Science Daily.com, 11 de septiembre 2015
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Han desarrollado un nuevo método que permite predecir el tamaño final de una planta, mientras que todavía es una planta de semillero. Gracias a este método, que se basa en el conocimiento de que un conjunto de genes está asociado con el tamaño final de una hoja, los científicos serán capaces de acelerar significativamente los programas de fito-mejoramiento. Los científicos de VIB y UGent  fueron capaces de identificar este conjunto de genes a través de análisis avanzados y altamente detallados. Análisis de la expresión de genes específicos ayudará a los productores a seleccionar los productos de cruce más útiles desde una fase muy temprana.

Plantas utilizadas en este estudio. Crédito: © VIB, 2015
Una buena comprensión de los procesos genéticos permite una producción más inteligente.

Se necesita mucho tiempo para desarrollar nuevas variedades de plantas con un mayor rendimiento y mayor resistencia a las enfermedades. La selección de los productos de cruce más útiles, en particular, es una labor intensiva que requiere tiempo un  proceso costoso. En la actualidad, los productos cultivados deben ser infectados manualmente para determinar si son resistentes a las enfermedades, mientras que las plantas de maíz deben producir primero mazorcas antes de poder determinar su rendimiento. Este proceso de selección se puede hacer mucho más eficiente mediante la selección de plantas en base a los datos genéticos, en lugar de sus características externas. Después de todo, muchas de las propiedades externas están contenidas en el ADN.

Gracias a una mejor comprensión de cómo el crecimiento y desarrollo de las plantas están regulados a nivel molecular, ahora se sabe, en gran medida, qué secuencias de ADN son responsables de los rasgos. Identificando la presencia de tales secuencias de ADN (también conocidos como marcadores genéticos) en las plantas de semillero, es posible predecir en una etapa muy temprana, si las plantas cuando estén bien desarrolladas serán resistentes a las enfermedades, incluso sin tener que infectar las plantas. Este tipo de producción se llama cultivo asistido por marcadores. Un equipo de científicos del VIB y UGent, dirigido por el prof. Dirk Inzé, ha desarrollado un nuevo método cuyo diseño predice el tamaño de las hojas de una planta de maíz cuando esté bien desarrollada, mientras aún sea una semilla. Este método se basa en el ARN más que en el ADN.

ARN en vez de ADN

La información hereditaria está contenida en el ADN. Sin embargo, no se necesita toda la información de todas las células de la planta. Por ejemplo, la secuencia genética causantes de que las plantas florezcan no debe ser activadas en las raíces. Antes de que la información hereditaria se puede expresar, la información del ADN debe transcribirse a una molécula de ARN, que luego se traslada a una proteína. En otras palabras, el conjunto de todas las moléculas de ARN (también conocido como transcriptoma) proporciona un mayor conocimiento acerca de qué genes contribuyen activamente al proceso de crecimiento.

El Dr. Joke Baute, miembro del grupo de investigación VIB del prof. Dirk Inzé y sus colegas del Instituto Italiano de Ciencias de la Vida, en Pisa, realizaron un estudio del transcriptoma en la zona de división celular de las hojas de semillas de maíz. Los científicos pudieron vincular un conjunto de moléculas de ARN con las propiedades externas, las cuales no se expresan hasta mucho más adelante en el proceso de crecimiento, como el tamaño final de la hoja y la producción de biomasa. Este conocimiento permitirá a los productores tomar decisiones mucho más específicas en el proceso de mejoramiento de las plantas en el futuro. Los resultados han sido publicados en dos artículos científicos del journal Genome Biology.

Más bocas que alimentar

La agricultura se enfrenta a grandes desafíos en todo el mundo. Aunque las Naciones Unidas ha pronosticado que la producción de alimentos tendrá que aumentar en un 70% en 2050, para ser capaz de alimentar a la población mundial, los niveles de producción están bajo presión debido al cambio climático y la demanda de métodos agrícolas más respetuosos con el medio ambiente. Se requieren estrategias innovadoras para la producción, gestión del suelo y métodos de cultivo de plantas, a fin de alcanzar el nivel necesario de productividad agrícola sin necesidad de una mayor destrucción de ecosistemas naturales valiosos.

Dirk Inzé, científico de VIB/UGent, dice asi: "Somos los líderes mundiales en investigación de los mecanismos que determinan el crecimiento y tamaño de las plantas. Estos nuevos conocimientos nos ayudarán a acelerar el proceso de mejoramiento. A largo plazo, los productores podrán seleccionar la mayor utilidad de plantas desde una etapa muy temprana, lo que acelerará considerablemente los programas de cultivo."

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Fuente: VIB - Flanders Interuniversity Institute for Biotechnology.
Publicación:  Joke Baute, Dorota Herman, Frederik Coppens, Jolien De Block, Bram Slabbinck, Matteo Dell’Acqua, Mario Enrico Pè, Steven Maere, Hilde Nelissen, Dirk Inzé. Correlation analysis of the transcriptome of growing leaves with mature leaf parameters in a maize RIL population. Genome Biology, 2015; 16 (1) DOI: 10.1186/s13059-015-0735-9.
-- Matteo Dell’Acqua, Daniel M. Gatti, Giorgio Pea, Federica Cattonaro, Frederik Coppens, Gabriele Magris, Aye L. Hlaing, Htay H. Aung, Hilde Nelissen, Joke Baute, Elisabetta Frascaroli, Gary A. Churchill, Dirk Inzé, Michele Morgante, Mario Enrico Pè. Genetic properties of the MAGIC maize population: a new platform for high definition QTL mapping in Zea mays. Genome Biology, 2015; 16 (1) DOI: 10.1186/s13059-015-0716-z .

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