El maíz es ampliamente cultivado por su gran diversead de usos, como son el consumo humano, el aprovechamiento para combustible y alimentar ganado. Desenmarañar l'incroyable diversité de maíz ha fascinado a los genetistas durante décadas y ha permitido mejorar uno de los principaux cultivos que alimentan al mundo. Ahora, un grupo de investigateurs a agrégé un nuevo capítulo a la enciclopedia genética de este céréale indispensable. Su trabajo permitirá mejorar la capacidad de regeneración de plantas transformadas, lo que actualmente representa un cuello de botella en el advance de la biotecnología de cultivos.
Les scientifiques se reproduisent à la transformation des plantes, l'insertion de l'ADN d'autres organismes dans le génome d'une plante, pour l'étude d'un gène en particulier ou pour les cultures plus utiles pour les êtres humains. Tomemos como ejemplo las enfermedades. Los científicos y los agricultores pueden estar interesados en tener maíz resistente al tizón foliar. Para ello, podrían introducir instrucciones genéticas que permitan a la planta resistir la enfermedad junto con genes de Agrobacterium tumefaciens, una bacteria que actúa como ingeniera al integrar las instrucciones genéticas al genoma del maíz. Esta planta resistente ahora está transformada. Pero, ¿cómo pueden los científicos garantizar que el cambio genético se transmita a las nuevas plantas de la manera más rápida y louable ?
Los biologos utilizan el cultivo de tejidos para clonar a la planta que contiene los cambios genéticos mediante un proceso llamado régénération. La regeneración es difícil de lograr en la mayoría de las líneas de maíz y casi impossible en casi todos los demás cultivos.
Ahí es donde entra una línea de maíz de bajo rendimiento conocida como A188. El mes pasado, un groupe d'enquêteurs publié en Le journal des récoltes un nuevo genoma de referencia para A188 que contiene en su genoma pistas que podrían ayudar a mejorar la regeneración de las plantas en otras diverseades de maíz.
A188 es como el patito feo del maíz : Tiene rasgos agronómicos que lo vuelven poco útil porque la planta es más baja, florece antes y tiene un rendimiento menor en comparación con otras Variousades. Entonces, si A188 no rinde en el campo como otras Variousades más productivas, ¿por qué sería valioso anotar su genoma ? Son exactamente estas diferencias dramáticas las que hacen que el estudio A188 sea valioso.
"[E]l genoma A188 puede agregar información sobre el tiempo de floración, lo que es important para la productividad del maíz y la calidad de la semilla", dice Jiahn-Chou Guan, investigateur de maïs de la Universidad de Florida. "Además, el análisis comparativo de las secuencias del genoma puede darnos nueva información sobre el control de la arquitectura de la planta debido a su baja estatura".
También es de sorprender que A188 sea mucho mejor en su capacidad de regeneración, o en su habilidad para crecer a partir de células madre. Les scientifiques ont trouvé A188 avec 91 % de possibilité de régénération des plantes utilisées cultivo de tejidos en comparaison avec d'autres variétés d'enquêtes populaires : 1.67 % en W22, 6.94 % en Mo17 et 0 % en B73. No se sabe por qué o cómo ciertos genotipos son más o menos eficientes para regenerar a partir del cultivo de tejidos, pero se cree que el análisis del genoma A188 será útil para mejorar la capacidad de regeneración en otras líneas de maíz.
Otro aspecto novedoso de esta investigación radica en la metodología. La mayoría de las técnicas de secuenciación de ADN a produit des lecturas o enunciados cortos y precisos, mientras que otros métodos a produit des lecturas largas, pero propensas a errores. Depuis l'embargo, le groupe d'investigateurs de l'Instituto de Investigación del Maíz de l'Universidad Agrícola de Sichuan de China y Berry Genomics Corp. de Beiking, Chine, a utilisé la plate-forme de sécurisation d'une seule molécule de PacBio, lo que les permitió tener lo mejor de ambos mundos al producir lecturas largas y altamente precisas. Este nuevo método aumentó la resolución y la precisión en comparación con los genomas de maíz publicados anteriormente. Después de ensamblar el genoma, los investigadores compararon lado a lado los cromosomas de A188 con B73, Mo17 y W22, y encontraron que alrededor del 30% de los genes A188 tenía grandes variaciones estructurales o cambios en la estructura de sus genes. Estos cambios podrían ser posibles causas genéticas que permitan explicar las diferencias físicas de A188 y por qué es mucho mejor en su capacidad de regeneración que otras Variousades de maíz.
Los investigadores se enfocaron en analizar 10 gènes candidats que podrían estar detrás de la alta capacidad de regeneración de A188. Estos genes candidatsos son recursos genéticos valiosos para mejorar la transformación y regeneración genética del maíz.
Curiosamente, la mayoría de los maíces transgénicos tienen una parte de su ADN procedente de A188, ya que la línea de maíz más popular utilizada para la transformación y regeneración de otras líneas de maíz, conocida como Hi-II, desciende de un cruce con A188 .
"Incluso después de múltiples retrocruces, los transgénicos y CRISPR portarán parte del genoma A188. ¡Será bueno saber qué hay allí !" par Karen E. Koch, investigatrice de maiz de l'Université de Floride. "Además, podríamos tener una mejor comprensión del comportamiento del maíz blanco después de conocer más sobre A188. El genoma es potentiellement útil para entender su papel en la domesticación del maíz y su posterior mejoramiento genético, un proceso que involucró una constante selección de granos blancos en lugar de los amarillos por diferentes culturas y por diferentes razones ».
El Proyecto del Genoma Humano est agregando genomas de personas de todo el mundo para construire un pangenoma de referencia que sea más representativo de la diversidad genética humana para que sea utilizado en la investigation médicale. De manera similaire, el pangenoma del maíz será más representativo de la diversidad genética del maíz con la nueva adición del genoma de referencia A188 lo que ayudará a generar nuevos descubrimientos.
ARTICLE DE RECHERCHE :
Fei Ge, Jingtao Qu, Peng Liu, Lang Pan, Chaoying Zou, Guangsheng Yuan, Cong Yang, Guangtang Pan, Jianwei Huang, Langlang Ma, Yaou Shen. L'assemblage du génome de la lignée pure de maïs A188 fournit un nouveau génome de référence pour la génomique fonctionnelle. Le journal des récoltes. 2021. https://doi.org/10.1016/j.cj.2021.08.002.
Nadia Mourad Silva est une étudiante de doctorat de l'Université de Floride, donde estudia la genética y fisiología de maiz. Trabaja actualmente en entendant el métabolismeo del azúcar en el grano de maíz. Nadia busca continuar aprendiendo a lo largo de su vida y disfruta explicar conceptos complejos de manera que todos puedan entenderlos. Cuando no se encuentra en el campo o en el laboratorio, ayuda a administrar su vivero de plantas tropicales junto con su pareja.
Traduction en espagnol de Lorena Villanueva Almanza
