Un gen sensor de calor para crear plantas tolerantes al calentamiento

EP | 07/04/2021

Comparación de la planta de tipo salvaje sensible a la temperatura con un mutante que es insensible y una tercera planta que se mutó por segunda vez para recuperar la sensibilidad a la temperatura. - MENG CHEN/UCR

Un nuevo gen sensor de calor identificado por científicos de la Universidad de California Riverside puede ser la respuesta a la necesidad de plantas que soporten el calentamiento global en curso.

Para 2050, la subida de temperaturas podría reducir el rendimiento de los cultivos en un tercio. Las temperaturas más cálidas indican a las plantas que se acerca el verano. Al anticipar menos agua, florecen temprano y luego carecen de energía para producir más semillas, por lo que los rendimientos de los cultivos son menores. Esto es problemático ya que se espera que la población mundial aumente a 10.000 millones, con mucha menos comida disponible.

"Necesitamos plantas que puedan soportar temperaturas más cálidas, que tengan más tiempo para florecer y un período de crecimiento más largo", dijo en un comunicado el profesor de botánica y ciencias de las plantas en Riverside, Meng Chen. "Pero, para poder modificar las respuestas de temperatura de las plantas, primero hay que entender cómo funcionan. Por eso es tan importante identificar este gen que permite la respuesta al calor".

Es nuevo gen, descrito en Nature Communications, es el segundo que han encontrado involucrado en la detección de temperatura.

Localizaron el primer gen, llamado HEMERA, hace dos años. Luego hicieron un experimento para ver si podían identificar otros genes involucrados en el control del proceso de detección de temperatura.

Por lo general, las plantas reaccionan a cambios de incluso unos pocos grados en el clima. Para este experimento, el equipo comenzó con una planta de Arabidopsis mutante completamente insensible a la temperatura, y la modificaron para volver a ser reactiva una vez más.

El examen de los genes de esta planta mutada dos veces reveló el nuevo gen, RCB, cuyos productos trabajan en estrecha colaboración con HEMERA para estabilizar la función de detección de calor. "Si anula cualquiera de los genes, su planta ya no es sensible a la temperatura", dijo Chen.

Se requiere que tanto HEMERA como RCB regulen la abundancia de un grupo de reguladores genéticos maestros que cumplen múltiples funciones, reaccionan a la temperatura y a la luz y hacen que las plantas se vuelvan verdes. Estas proteínas se distribuyen a dos partes diferentes de las células vegetales, el núcleo y los orgánulos llamados cloroplastos.

En el futuro, Chen dice que su laboratorio se centrará en comprender cómo estas dos partes de la célula se comunican y trabajan juntas para lograr el crecimiento, el enverdecimiento, la floración y otras funciones.

"Cuando cambia la luz o la temperatura, los genes tanto en el núcleo como en los cloroplastos cambian su expresión. Creemos que HEMERA y RCB están involucrados en la coordinación de la expresión génica entre estos dos compartimentos celulares", dijo Chen.

En última instancia, el objetivo es poder modificar la respuesta a la temperatura para garantizar el futuro de nuestro suministro de alimentos.

"Estábamos emocionados de encontrar este segundo gen", dijo Chen. "Es una nueva pieza del rompecabezas. Una vez que entendemos cómo funciona todo, podemos modificarlo y ayudar a los cultivos a afrontar mejor el cambio climático".

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