Según las estimaciones, la población mundial actual es de más de 7,4 mil millones de personas y está creciendo a un ritmo de 88 millones de personas por año. El desarrollo de variedades de maíz que sean resistentes a las plagas es vital para mantener la población mundial estimada de 9 mil millones para 2050.Ahora, los investigadores de la Universidad de Missouri, utilizando métodos nucleares avanzados, han determinado los mecanismos que utilizan las plantas de maíz para combatir el gusano de la raíz del maíz occidental, una plaga importante que amenaza el crecimiento de la fuente vital de alimento. Los científicos creen que usar el conocimiento obtenido de estos cortesestudios de bordes podrían ayudar a los mejoradores de cultivos a desarrollar nuevas líneas resistentes de maíz y hacer avances significativos para resolver la escasez mundial de alimentos.
"El gusano de la raíz del maíz occidental es una plaga voraz", dijo Richard Ferrieri, profesor de investigación en el Grupo de plantas interdisciplinarias de MU e investigador del Reactor de investigación de MU MURR. "Las larvas de gusanos de raíz se incuban en el suelo a fines de la primavera ycomience inmediatamente a alimentarse del sistema de raíces del cultivo. Un daño leve en el sistema de raíces puede dificultar la absorción de agua y nutrientes, amenazando la aptitud de la planta, mientras que un daño más severo puede provocar que la planta se caiga ".
La cría de maíz que puede combatir estas plagas es una alternativa prometedora. Ferrieri y su equipo internacional de investigadores, incluidos científicos de la Universidad de Berna en Suiza, el Laboratorio Nacional Brookhaven en Nueva York y el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, usaron radioisótopos para rastrearnutrientes y hormonas esenciales a medida que se movían a través de plantas de maíz vivas. En una serie de pruebas, el equipo inyectó trazadores de radioisótopos en plantas de maíz sanas e infestadas de gusanos de la raíz.
"Hace tiempo que sabemos que la auxina, una poderosa hormona vegetal, participa en la estimulación del crecimiento de nuevas raíces", dijo Ferrieri. "Nuestro objetivo era seguir la biosíntesis y el movimiento de la auxina en plantas sanas y estresadas y determinar cómocontribuye a este proceso "
Al etiquetar la auxina con un marcador radioactivo, los investigadores pudieron usar una herramienta de diagnóstico médico por imagen llamada tomografía por emisión de positrones, o PET, para "observar" el movimiento de la auxina en las raíces de las plantas vivas en tiempo real. De manera similar, se unieronun marcador radiactivo de un aminoácido llamado glutamina que es importante para controlar la química de las auxinas, y observó las vías que las plantas de maíz usaban para transportar la glutamina y cómo influyó en la biosíntesis de las auxinas.
Los investigadores encontraron que la auxina está estrechamente regulada a nivel del tejido de la raíz donde se alimentan los gusanos de la raíz. El estudio también reveló que la biosíntesis de la auxina es vital para el crecimiento de la raíz e involucra vías bioquímicas altamente específicas que están influenciadas por el gusano de la raíz y desencadenadas por el metabolismo de la glutamina.
"Este trabajo ha revelado varias ideas nuevas sobre el rebrote de raíces en cultivos que pueden defenderse de un ataque de gusano de raíz", dijo Ferrieri. "Nuestras observaciones sugieren que mejorar la utilización de glutamina podría ser un buen lugar para comenzar los programas de mejoramiento de cultivos o para diseñar gusanos de raízresistente al maíz para una creciente población mundial "
El trabajo de Ferrieri destaca las capacidades del MURR, un componente crucial para la investigación en la universidad durante más de 40 años. Operando 6,5 días a la semana, 52 semanas al año, los científicos de todo el campus utilizan la instalación de 10 megavatios no soloproporcionar radioisótopos cruciales para entornos clínicos a nivel mundial, pero también para artefactos de fecha de carbono, mejorar las herramientas de diagnóstico médico y prevenir enfermedades. MURR también alberga un ciclotrón PETrace que se utiliza para producir otros radioisótopos para imágenes de diagnóstico médico.
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Materiales proporcionado por Universidad de Missouri-Columbia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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