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MADRID, 17 Oct. (EUROPA PRESS) -
Aunque el ser humano ha domesticado el arroz para una superprodución que alimenta a gran parte de la población mundial, aun existe margen para perfeccionar el valor de este cultivo.
Los científicos pueden examinar la base genética de algunos de los cambios que tuvieron lugar durante la domesticación del arroz comparando los genes de las plantas de arroz cultivadas con las de sus parientes de arroz silvestre. Utilizando este enfoque, se han identificado y estudiado varios genes clave que se modificaron durante la domesticación, como los que afectan a la fragmentación del grano. La mayoría de estos genes codifican factores de transcripción que se unen a otros genes y regulan su actividad.
Un equipo de investigadores del Centro Nacional de Ciencias Biológicas y el Instituto Tata de Investigación Fundamental en India, dirigido por el doctor P.V. Shivaprasad, se preguntó si otro tipo de regulador molecular, llamado microARNs, también contribuyó a la domesticación del arroz. Los microARN regulan genes diana específicos al unirse a las copias de ARN del gen y, junto con otras moléculas, bloqueando su actividad o cortándolas en pequeños fragmentos. Publican resultados en Plan Cell.
En casos especiales, los fragmentos de ARN resultantes desencadenan una cascada de silenciamiento, que detiene la actividad de los genes que son similares al gen objetivo inicial. Los científicos compararon las poblaciones de microARN de líneas de arroz tipo índica de alto rendimiento con las de arroz salvaje y varias variedades de arroz tradicionales. Destacó una especie de microARN: miR397 se acumuló a niveles altos en las hojas del arroz silvestre, pero fue apenas detectable en las otras plantas analizadas.
SILENCIAMIENTO DE GENES
Los científicos demostraron que miR397 silenció a varios miembros de la familia de genes de lacasa a través de una cascada de silenciamiento. Los genes de lacasa, de los cuales hay 30 en el genoma del arroz, codifican proteínas que promueven la formación de tejido leñoso, lo que proporciona resistencia mecánica. Al silenciar un subconjunto de estos genes, miR397 redujo enormemente la formación de tejido leñoso.
Además, cuando los científicos expresaron transgénicamente el gen que codifica miR397 en el arroz domesticado, las plantas resultantes fueron más similares a las plantas de arroz salvaje que a las domesticadas, con tallos largos y delgados; hojas estrechas y cortas; pocas estructuras florales; y apenas granos de arroz. En efecto, el equipo desmanteló parcialmente el arroz al aumentar los niveles de una sola especie de microARN.
Estos hallazgos plantean preguntas intrigantes. Si el silenciamiento de varios genes de lacasa modificando los niveles de miR397 afecta negativamente al rendimiento, ¿la regulación en exceso de la expresión de este mismo conjunto de genes de lacasa aumentaría la producción de grano? Además, ¿podría la reducción de los niveles de miR397 en las plantas de arroz silvestres y, por lo tanto, elevar la represión de los genes de lacasa, mejorar los rendimientos, al tiempo que se conservan los rasgos que permiten a las plantas silvestres prosperar en ambientes hostiles?
"miR397 y los genes de lacasa se superponen con regiones genómicas desconocidas que se predice que estarán involucradas en el rendimiento del arroz. Modificar su expresión en especies silvestres y cultivadas sería útil para mejorar el rendimiento y otros caracteres beneficiosos. Esperamos que nuestro hallazgo promueva futuras investigaciones para identificar otros cambios asociados con la domesticación de las plantas, encabezando una mejora adicional en los cultivos para el futuro", afirma el doctor Shivaprasad.
