La edición genética mejora la calidad del grano y reduce el estrés por calor en el arroz

A medida que las temperaturas globales sigan aumentando, mantener la calidad y el rendimiento de los cultivos adaptados a temperaturas más bajas se convertirá en un desafío cada vez mayor. Un cultivo que se sabe que se ve afectado por las temperaturas nocturnas más altas durante la fase de maduración es el arroz, que puede presentar una condición conocida como “calciedad” debido al estrés por calor.

La tiza se produce cuando el gránulo de arroz es menos compacto debido a la disminución de la concentración de almidón. Esto puede resultar en menores rendimientos de molienda, calidad de cocción y valor de mercado general.

Un nuevo artículo publicadoen Plant Journal por investigadores de la Universidad de Arkansas (U of A) y la División de Agricultura del Sistema de la Universidad de Arkansas, o UADA, puede ofrecer un remedio tanto para la tiza genética como para la inducida por el calor. El artículo, “La mutagénesis dirigida del gen vacuolar H+ translocating pyrphosphatase reduce la tiza del grano en el arroz”, detalla cómo el equipo pudo editar genéticamente una cepa de arroz japonica para reducir la tiza.

Los investigadores se dirigieron específicamente a un gen que codifica la pirofosfatasa vacuolar translocadora de H+ (V-PPasa), una enzima que se sabe que desempeña un papel en el aumento de la tiza del grano. Utilizando la tecnología de edición de genes CRISPR-Cas9, el equipo pudo reducir la expresión de V-PPasa editando un elemento promotor, que controla cuánto se expresa.

Las líneas de arroz mutadas dieron como resultado una disminución de 7 a 15 veces la tiza, dependiendo de la cepa de arroz, con el consiguiente aumento en el peso del grano. Los resultados se mantuvieron incluso bajo el aumento de las temperaturas nocturnas. En general, las líneas mutadas se caracterizaron por un empaque más compacto de gránulos de almidón y la formación de granos de arroz translúcidos (en lugar de calcáreos), lo que muestra una clara mejora en la calidad del arroz.

El proceso fue lo suficientemente novedoso como para que el primer autor del artículo, Peter James Icalia Gann, becario Fulbright en el Programa de Biología Celular y Molecular, y la coautora, Vibha Srivastava, profesora del Departamento de Ciencias de Cultivos, Suelos y Medio Ambiente con experiencia en cita conjunta con la U de A y la UADA, solicitó patente provisional.

"Si queremos mantener la vida en nuestro planeta, es realmente importante identificar soluciones a los problemas en nuestros sistemas alimentarios que surgen con el aumento de las temperaturas promedio", dijo Gann. "Estábamos muy entusiasmados de compartir nuestros hallazgos que utilizaron la edición de genes en el arroz para mejorar la calidad del grano y mantenerla constante, incluso bajo estrés por calor".

Otros coautores incluyeron a Dominic Dharwadker, estudiante con honores en química y bioquímica de la U de A, así como a Sajedeh Rezaei Cherati, Kari Vinznat y Mariya Khodakovskaya del Departamento de Biología de la Universidad de Arkansas, Little Rock.

- Este comunicado de prensa se publicó originalmente en el sitio web de la Universidad de Arkansas.