Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte demuestran que un gen importante del maíz, llamado HPC1, modula ciertos procesos químicos que contribuyen a la floración y tiene su origen en el teosinte mexicano, precursor del maíz moderno que crece silvestre en las tierras altas de México.
por Mick Kulikowski, Universidad Estatal de Carolina del NorteLos hallazgos brindan información sobre la evolución de las plantas y la selección de rasgos, y podrían tener implicaciones para la adaptación del maíz y otros cultivos a las bajas temperaturas.
«Nos interesa comprender cómo la variación natural de los lípidos influye en el crecimiento y desarrollo de las plantas, y cómo estos compuestos pueden ayudarlas a adaptarse a su entorno inmediato», afirmó Rubén Rellán-Álvarez, profesor adjunto de bioquímica estructural y molecular en la Universidad Estatal de Carolina del Norte y autor correspondiente de un artículo que describe la investigación. «En concreto, queríamos profundizar en la variación de los lípidos, llamados fosfolípidos, compuestos de fósforo y ácidos grasos, y su papel en la adaptación al frío y a la escasez de fósforo, así como en la regulación de procesos importantes para la salud y el rendimiento de las plantas, como la floración».El maíz cultivado a mayor altitud, como en las tierras altas de México, requiere condiciones especiales para su correcto desarrollo. Las temperaturas más frías en estas regiones montañosas lo ponen en ligera desventaja en comparación con el maíz cultivado a menor altitud y con temperaturas más altas.
«A grandes altitudes, con temperaturas más frías, el maíz tarda más en formarse debido a la menor acumulación de unidades de calor; el maíz necesita acumular calor o unidades de crecimiento», explicó Rellán-Álvarez. «A 2600 metros (10 000 pies), el maíz tarda tres veces más en formarse que a menor altitud . Para adaptarse a estas condiciones especiales, los campesinos deben sembrar temprano y a profundidad; el crecimiento es muy lento pero constante en los primeros meses, hasta la llegada de la temporada de lluvias. Durante milenios, los campesinos han seleccionado variedades de maíz que prosperan en estas condiciones especiales, ya que pueden crecer a bajas temperaturas y florecer temprano, antes de la llegada de los meses más fríos del invierno».
Ahí es donde entra en juego el gen HPC1, según los investigadores. En las variedades de maíz cultivadas a baja altitud, incluida la mayor parte del maíz cultivado en Estados Unidos, el gen descompone fosfolípidos que, en otras especies, se ha demostrado que se unen a proteínas importantes que aceleran la floración.
«Los fosfolípidos también son componentes importantes de las membranas celulares. Todos los lípidos tienen formas diferentes, y equilibrar estas formas es lo que permite que las membranas se mantengan intactas y ayuda a las plantas a sobrevivir a períodos de estrés», explicó Allison Barnes, investigadora postdoctoral en el laboratorio de Rellán-Álvarez y coautora principal del artículo.
Sin embargo, en las montañas el gen falla, pero en beneficio del maíz de altura.
«En el maíz de altura, se seleccionó una versión defectuosa del gen, lo que resultó en altos niveles de fosfolípidos», explicó Rellán-Álvarez. «Desarrollamos una mutante CRISPR-Cas9 y confirmamos la función metabólica del gen. También demostramos interacciones fosfolípido-proteína similares a las descritas en otras especies para regular el tiempo de floración».
