Al descubrir un gen mutante que "activa" otro gen responsable de los pigmentos rojos que a veces se ven en el maíz, los investigadores resolvieron un misterio de casi seis décadas con un hallazgo que puede tener implicaciones para el fitomejoramiento en el futuro.
La culminación de más de 20 años de trabajo, el esfuerzo comenzó cuando, en 1997, Surinder Chopra, profesor de genética del maíz en Penn State, recibió semillas de una línea mutante de maíz. En ese momento, Chopra era un estudioso postdoctoral enIowa State University, y trajo la investigación con él cuando se unió a la facultad de Penn State en 2000.
El misterio involucró una mutación genética espontánea que hace que aparezcan pigmentos rojos en varios tejidos de plantas de maíz, como granos, mazorcas, borlas, seda e incluso tallos, durante algunas generaciones y luego desaparecen en la progenie posterior. Puede parecerUna preocupación menor para los no iniciados, pero debido a que la genética del maíz se ha estudiado durante mucho tiempo como un sistema modelo, la pregunta tiene implicaciones significativas para la biología de las plantas.
"En el maíz, los genes involucrados en la biosíntesis de pigmentos se han utilizado en estudios genéticos durante más de un siglo; la pigmentación en el maíz es un rasgo relativamente simple, lo que lo hace ideal para usar como marcador para la investigación genética", dijo Chopra."Las plantas de maíz mutantes fueron identificadas en 1960 por el Dr. Charles Burnham Universidad de Minnesota, y esa semilla fue entregada a uno de sus estudiantes, Derek Styles. Recibimos la semilla de Styles en 1997, y se nos encomendó continuarinvestigación."
Chopra dirigió los esfuerzos para introgress los genes del maíz mutante, denominado Ufo1 - Factor inestable para orange1 - en varias líneas de maíz endogámicas para su estudio. Desde que llegó a Penn State, el grupo de investigación de Chopra en la Facultad de Ciencias Agrícolas halíneas de plantas de maíz cultivadas y retrocruzadas tanto en la granja de agronomía de Penn State como en los invernaderos del campus. En los últimos tres años, los investigadores, que recientemente publicaron sus hallazgos en La célula vegetal , han crecido más de 4,000 de las plantas retrocruzadas para mapear dónde se encuentra la causa de Ufo1 en el genoma.
Utilizando tejidos de esas plantas híbridas y empleando técnicas de secuenciación de ARN y herramientas de clonación de genes junto con la secuenciación de última generación, el mapeo genético y las capacidades de análisis de datos que no estaban disponibles para los genetistas de plantas hasta hace relativamente poco, los investigadores descubrieron al culpable en elUna vez más, otra vez, el pigmento rojo en el misterio del maíz. Encontraron Ufo1, que solo está presente en el maíz, el sorgo, el arroz y el mijo de cola de zorra.
Pero el gen mutante Ufo1 en realidad no hace que aparezcan los pigmentos rojos en el maíz, que es causado por un gen llamado pericarpio color1 o p1. Los investigadores descubrieron que el gen Ufo1 está realmente controlado por un transposón - "saltargen ": que se encuentra cerca del gen Ufo1. Los transposones son secuencias de ADN que se mueven de una ubicación en el genoma a otra y pueden influir en la expresión de genes esenciales cercanos.
Cuando este transposón está activado, el gen Ufo1 también está activado, lo que activa el gen p1 para indicar a la planta que produzca los pigmentos rojos. Pero cuando el transposón está apagado, el gen Ufo1 se silencia y el p1-vía pigmentada controlada. Esa es la razón principal por la que el gen Ufo1 no fue identificado durante tanto tiempo y el misterio persistió, según Chopra.
"Pudimos reducirlo a un solo gen de varios miles de genes que se expresan de manera aberrante en el mutante Ufo1 frente a la planta de tipo salvaje", dijo. "Es un descubrimiento incremental y, sin embargo, es unsalto en la ciencia básica porque es probable que sea valioso para los fitomejoradores "
Todavía no está del todo claro cómo interactúa Ufo1 con el gen p1. La importancia futura del descubrimiento probablemente estará menos asociada con los pigmentos rojos que lo que controla el gen mutante Ufo1 en las plantas de maíz. Chopra cree que puede ser un "regulador maestro" que, cuando se sobreexpresa, indica a la planta que está bajo estrés, incluso en ausencia de estrés. Curiosamente, Chopra señaló, en las plantas Ufo1, los azúcares se acumulan en exceso en las hojas y el contenido de maysin, un insecticida natural hecho por las plantas de maíz, aumenta bruscamente en la seda.
"Aprender acerca de qué controla la regulación del gen Ufo1 normal o no mutante nos acercará mucho más a un proceso de reproducción realista en el que podemos jugar con la expresión génica para obtener un mayor contenido de maysin o un mayor contenido de azúcar, lo cual sería importanteen la protección de cultivos contra plagas y producción de biocombustibles, respectivamente ", dijo Chopra.
"Y, debido a que tiene un efecto pronunciado en el funcionamiento de la maquinaria celular, ahora podemos comprender mejor la vía molecular básica que normalmente ocurre durante un estrés en una planta", dijo. "Comprender el estrés de la planta resultante de extremos deel calor, el frío y el agua son importantes debido al cambio climático ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Estado Penn . Original escrito por Jeff Mulhollem. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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