Descubren un gen que regula el crecimiento de la raíz en el maíz

La arquitectura del sistema de raíces es fundamental

La productividad de los cultivos a menudo está limitada por la disponibilidad de nutrientes y agua en los ecosistemas naturales y gestionados. Sin embargo, la arquitectura del sistema radicular tiene efectos importantes en la aptitud de las plantas para el aprovechamiento de dichos recursos, determinando la distribución espacio-temporal de la exploración radicular en la matriz heterogénea del suelo.

Créditos: Pixabay.

Investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania han publicado un estudio en Plant, Cell and Environment en el que anunciaron haber descubierto un gen que regula el ángulo de crecimiento de las raíces en el maíz y esperan que se convierta en una nueva herramienta para permitir la reproducción de cultivos de raíces más profundas y con una mayor capacidad para absorber nitrógeno.

La pieza genética clave

El gen ZmCIPK15 es la pieza clave en una línea de maíz mutante natural que hace crecer raíces en ángulos mucho más pronunciados lo que les permite profundizar más en el suelo. La identificación del gen se realizó mediante una técnica llamada estudio de asociación de todo el genoma, que implica un detallado análisis estadístico de un conjunto de variaciones genéticas de todo el genoma en diferentes líneas de plantas para ver qué genes están asociados con un rasgo específico.

Para dar con este gen que regula el ángulo de las raíces, los investigadores debieron examinar más de 500 líneas de maíz durante cuatro años en Sudáfrica. Se llevaron a cabo experimentos de campo en diversos centros de investigación para confirmar el fenotipo de las plantas mutantes y de tipo salvaje, así como para probar la funcionalidad de los cambios en el ángulo de la raíz para la captura de nitrógeno.

Se excavaron y midieron las raíces de las plantas seleccionadas, validando la importancia funcional del gen ZmCIPK15. Causó un cambio de aproximadamente 10 grados en el ángulo de la raíz, obteniendo un 18% más de biomasa y un 29% más de acumulación de nitrógeno de brotes en comparación con el tipo salvaje, después de 70 días de crecimiento.

La trascendencia del hallazgo

Identificar el gen encargado de controlar el ángulo de crecimiento de las raíces en el maíz y que además influye en la profundidad a la que se alimentan las raíces, es de gran relevancia para la agricultura porque las raíces más profundas tienen una mayor capacidad para aprovechar nitrógeno y otros nutrientes.

Según Jonathan Lynch, profesor distinguido de ciencia de las plantas y coautor del estudio, este nuevo descubrimiento tiene el potencial de mejorar la eficiencia y la sostenibilidad de los cultivos de maíz:

El maíz es el cultivo más importante del mundo... más de la mitad del fertilizante nitrogenado que se aplica al maíz nunca se absorbe. Simplemente se desperdicia, se lava más profundamente en el suelo, donde contamina el agua subterránea, y parte de él va a la atmósfera como el gas de efecto invernadero, el óxido nitroso. Es un problema masivo

Por otro lado, un maíz con raíces más profundas podría ayudar a los países de bajos ingresos a cosechar más alimentos con la cantidad limitada de nitrógeno que tienen disponible.

Los investigadores señalan que un ángulo de crecimiento de la raíz más pronunciado modulado por ZmCIPK15 facilitará los esfuerzos para desarrollar nuevas variedades de cultivos con una arquitectura de raíz óptima para un mejor rendimiento bajo estrés edáfico y añaden que aquí hay una manera de reducir un costo importante y el impacto ambiental de la producción de maíz. 

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