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O gene mutante no milho aumenta o açúcar nas sementes, folhas e pode levar a melhores colheitas

Traduzido de Science Daily

Um acúmulo anormal de carboidratos (açúcares e amidos) nos grãos e folhas de uma linhagem mutante de milho pode ser rastreada até um gene mal regulado, e essa descoberta oferece pistas de como a planta lida com o estresse.

Essa é a conclusão de pesquisadores da Penn State, cujo estudo anterior descobriu o gene ufo1 do milho responsável pela criação da linhagem de milho mutante. Eles agora estão avaliando seus efeitos e potencial para inclusão na criação de novas linhas de milho mais capazes de prosperar em um mundo cada vez mais aquecido. A descoberta de níveis mais elevados de açúcar nos tecidos das plantas em seu estudo mais recente é apenas outro aspecto a ser considerado pelos geneticistas vegetais.

“Esta descoberta tem implicações para a segurança alimentar e a melhoria de novas linhagens de cultivo que podem lidar melhor com as mudanças climáticas; com o milho, ainda há muito a fazer”, disse Surinder Chopra, professor de genética do milho da Faculdade de Ciências. Agrícola. . “Na verdade, existe uma grande diversidade genética e fenotípica no milho, e podemos usar essa diversidade e fazer a pergunta: ‘Como o gene ufo1 é distribuído nas 10.000 linhas de germoplasma existentes?'”

Os geneticistas de plantas podem selecionar parte dessa diversidade e incorporar o gene ufo1 para melhorar o milho? Essa é a pergunta que Chopra está tentando responder, começando com este novo estudo que encontrou níveis elevados de açúcar nas sementes e folhas da linhagem mutante do milho.

Quais características podem ser melhoradas no milho com a ajuda do gene ufo1?

“Certamente tolerância ao estresse, mas também provável desenvolvimento de sementes, o que tem implicações para a produção de sementes, bem como aumento de biomassa”, disse Chopra. “E gostaríamos de desenvolver um tipo melhor de planta que pudesse crescer em uma safra mais densa, mas ainda assim ser mais produtiva. E, finalmente, precisamos olhar para a resiliência e a sustentabilidade. Podemos cultivar linhas de milho que tenham a mesma quantidade de rendimento ? com menos fertilizantes e precisa de menos água? “

Chopra iniciou uma investigação sobre o gene ufo1 do milho devido à sua associação com a pigmentação laranja / vermelha na linhagem de milho mutante. O famoso geneticista de milho Charles Burnham, da Universidade de Minnesota, identificou este notável UFO mutante1 por volta de 1960. Outro conhecido geneticista de milho, Derek Styles, da University of Victoria, Canadá, um estudante de Burnham, escolheu o nome, que significa “fator instável para laranja”.

Em 1997, Styles enviou sementes de Chopra para a linha mutante. Desde então, ele introduziu seus genes em uma linha consanguínea mantida por seu grupo de pesquisa na Penn State. Em 2019, Chopra resolveu o mistério genético por trás do UFO1.

No entanto, verifica-se que o gene controla muitas características das plantas além da pigmentação. Ainda assim, o ufo1 é apenas um gene e não funciona apenas no genoma do milho, observou Chopra.

Existem mais de 30.000 genes na planta de milho, por isso é importante aprender como o ufo1 interage com outros genes antes que os geneticistas de plantas possam usá-lo para melhorar um novo tipo de cultura, acrescentou. “Para avançar para o aspecto da reprodução, devemos primeiro aprender como esse gene realmente funciona”, disse Chopra. “Precisamos aprender como ele se associa às proteínas, e aprender sobre essas interações de proteínas será o foco de pesquisas futuras.”

Mas, por enquanto, este estudo revelou como o acúmulo de açúcares na semente de milho é modificado na presença ou ausência do gene ufo1, de acordo com Debamalya Chatterjee, doutoranda em agronomia, que liderou a pesquisa.

“No futuro, poderíamos usar esse conhecimento do gene ufo1 na reprodução para fazer cruzamentos melhores que produzam híbridos mais resistentes e produtivos, onde açúcares e amidos estão em equilíbrio”, disse ele.

Os pesquisadores deram um passo nessa direção hoje (3 de maio), quando publicaram suas descobertas no Fisiologia vegetal, relata que o gene ufo1 mutante do milho afeta a diferenciação celular, influencia o acúmulo de carboidratos e hormônios na planta e modula os padrões de expressão de genes essenciais envolvidos no desenvolvimento da semente de milho.

Todos os materiais vegetais analisados ​​no estudo foram cultivados durante os verões de 2016-2020 no Russell E. Larson Agricultural Research Center, Rock Springs, e nas instalações de estufa e câmara de crescimento de plantas no campus da Penn State’s University. Populações consanguíneas e genéticas foram obtidas no Centro de Estoque da Cooperativa Genética de Milho administrado pelo Serviço de Pesquisa Agrícola do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos.

A National Science Foundation e uma bolsa internacional do Indian Council for Agricultural Research apoiaram este trabalho.

Fonte da história:

Materiais fornecido por Estado de Penn. Original escrito por Jeff Mulhollem. Nota: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e comprimento.



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