Nuevos hallazgos para aumentar los rendimientos de cebada a temperaturas más altas

Dado que la producción de cereales es muy sensible a las condiciones ambientales cambiantes, se sabe que el aumento de las temperaturas reduce la cantidad de semillas que se pueden producir en cada planta. Una solución es aumentar el número de flores o ramas en cada «espiga», que es la estructura reproductiva de la que se cosecha el grano.

En un estudio publicado en Nature Plants , una investigación dirigida por el profesor Dabing Zhang del Instituto de Investigación Waite de la Universidad de Adelaide y el Laboratorio Conjunto de Ciencia y Mejoramiento de Plantas de la Universidad Jiao Tong de Shanghai, exploró la posibilidad de aumentar la producción de semillas a través de los mecanismos reproductivos en las plantas que responden a altas temperaturas.

«Los cultivos de cereales como el trigo y la cebada tienen un valor de más de $ 12 mil millones para la economía australiana», dijo el autor principal, el Dr. Gang Li, del Instituto de Investigación Waite de la Universidad de Adelaida.

«Los genes que controlan la cantidad de grano producido por planta a temperaturas más altas son objetivos realmente atractivos para los criadores e investigadores, especialmente ante las condiciones ambientales cambiantes .

«Se ha supuesto durante mucho tiempo que las señales ambientales como la temperatura son responsables de la diversidad de las estructuras biológicas entre los cereales. Sin embargo, los mecanismos detrás de los cambios estructurales han sido en gran parte desconocidos, por lo que este estudio es importante».

En el estudio, el equipo del profesor Zhang encontró un mecanismo novedoso por el cual una proteína de cebada, conocida como HvMADS1, regula la cantidad de flores generadas en cada espiga, en respuesta a las altas temperaturas. Los investigadores pudieron demostrar que HvMADS1 es fundamental para mantener un pico de cebada no ramificado a altas temperaturas ambientales.

Usando una técnica de edición del genoma altamente eficiente, los investigadores pudieron generar nuevas plantas que carecen de la función HvMADS1, convirtiendo efectivamente una espiga de cebada no ramificada en una estructura ramificada, con más flores a altas temperaturas ambientales.

«En última instancia, esto podría resultar en la producción de más grano por planta», dijo el Dr. Li.

El coautor, el profesor asociado Matthew Tucker, subdirector del Instituto de Investigación Waite, dijo: «Este estudio revela un nuevo papel de esta familia de proteínas en la respuesta al cambio térmico y en la dirección de la composición de las flores en un tallo.

“Con aumentos de temperatura cortos a medianos pronosticados a nivel mundial, los científicos de plantas y los fitomejoradores tienen un enorme desafío por delante para generar los rendimientos de los cultivos necesarios para alimentar a las poblaciones en crecimiento en temperaturas más altas.

«Al tener una mejor comprensión de los genes que sustentan los rasgos deseables de las plantas en respuesta a la temperatura, los científicos pueden ofrecer información sobre el cultivo de plantas climáticamente inteligentes para mantener la productividad».

Los investigadores dicen que este trabajo proporciona nuevas vías para el potencial de mejoramiento de cultivos para superar el compromiso tradicional entre la tolerancia al calor y el alto rendimiento.

«Esta investigación colaborativa demuestra la importancia de las asociaciones internacionales para lograr avances científicos fundamentales y el valor de las estrategias de edición de genes en los cultivos, que se utilizan habitualmente en el Instituto de Investigación Waite de la Universidad de Adelaide», dijo el profesor asociado Tucker.