Identifican proteínas clave para aumentar el rendimiento de cultivos de granos

El girasol o maravilla es un cultivo importante en la generación de aceite a nivel mundial, siendo los mayores productores Ucrania, Rusia, la Unión Europea, Argentina y Turquía, quienes en conjunto generan un 83,4% a nivel global de este producto. Aunque Chile sólo aporta un 0.02% de la producción total, eso no ha sido un obstáculo para que investigadores determinen la factibilidad de extrapolar estos estudios para aumentar el conocimiento de los factores genéticos que controlan el rendimiento de otros cultivos como, por ejemplo, los cereales.

Es así que la prestigiosa Revista BMC Plant Biology, publicó el artículo titulado “Expansin genes expression in growing ovaries and grains of sunflower are tissue-specific and associate with final grain weight” (La expresión de genes de expansinas en ovarios y granos en crecimiento de girasol es tejido específica y se asocia con el peso final de los granos).

Su autora principal es la doctora Francisca Castillo, graduada del Programa de Doctorado en Ciencias Agrarias de la Universidad Austral de Chile y quien dio fruto a esta publicación como parte de su tesis doctoral, realizada bajo el patrocinio del doctor Daniel Calderini, académico titular de Instituto de Producción y Sanidad Vegetal de la Facultad de Ciencias Agrarias de esta casa de estudios en el marco del proyecto FondecytT.

Es necesario entender que el peso de los granos (PG) es un componente clave del rendimiento y de la calidad de girasol y otros cultivos de grano. El crecimiento de los granos y de otros tejidos de las plantas a nivel celular está influenciado por unas proteínas conocidas como “expansinas” que actúan en el alargamiento de la pared celular de los vegetales.

En este contexto, se plantearon el objetivo de identificar la acción de genes de expansinas a través de su expresión génica en el desarrollo y crecimiento de los tejidos reproductivos del mencionado cultivo, con el fin de evaluar la participación de las expansinas en la regulación del tamaño y peso final de los granos.

Para ello se utilizó el cultivo de girasol como una especie modelo, debido a la facilidad para manipular y para realizar mediciones separando los tejidos reproductivos como el ovario, pericarpio (cubierta del grano) y embrión, explica la doctora Castillo.

La investigadora agrega que otros aspectos “que hacen del girasol un buen modelo de cultivo para estudiar el crecimiento de los granos, es la alta sensibilidad del PG a manipulaciones en las condiciones de crecimiento, principalmente previo a la floración como tratamientos con sombra y la factibilidad de extrapolar sus hallazgos a otros cultivos de grano”.

“Por lo tanto, el girasol nos permitió hacer un monitoreo más preciso de las dinámicas de peso, contenido hídrico y dimensiones del ovario/grano desde estadios muy tempranos del desarrollo, facilitando la evaluación de la cubierta externa del grano (pericarpio), que es propuesto como un regulador del PG potencial”, revela la investigadora.

MEJORAMIENTO SIN IMPACTO AL MEDIO AMBIENTE

Tras una serie de experimentos efectuados en la Estación Experimental Austral (EEAA) y los análisis moleculares que se realizaron en el Laboratorio de Fisiología y Biología Molecular de Cultivos de esta universidad, se estableció un modelo para la determinación del Peso de los Granos (PG) en especies donde se reconoce que las estructuras externas como el pericarpio (que se origina del tejido materno u ovario) del grano actúan como un regulador del peso potencial de los granos como, por ejemplo, en el cultivo de trigo.

“La investigación establece un nexo entre rasgos fisiológicos y moleculares, que nos ayudan a entender cómo se controla el PG, componente clave del rendimiento de los cultivos de grano, destacando un rol importante de genes de expansinas en el crecimiento de los granos”, recalca la doctora Castillo.

En este sentido el doctor Daniel Calderini, sostiene que “esta información puede ser útil para programas de mejoramiento genético, respondiendo así a los desafíos del aumento de la demanda de alimentos producto del crecimiento poblacional, en un medio ambiente en constante cambio”.

Por ejemplo, “en un futuro el desarrollo de variedades que sobreexpresen expansinas en granos apunta a obtener mayor rendimiento y calidad industrial en el procesamiento por la obtención de granos de mayor tamaño y peso”, aclara el especialista.

En ese sentido indica que “la necesidad de incrementar el rendimiento de los cultivos sin impactos negativos sobre el ambiente se podría lograr si se aumenta el tamaño y peso de los granos. Las proteínas expansinas, permitirían cumplir con este objetivo ya que, como hemos demostrado, constituyen uno de los reguladores importantes del peso de los granos en trigo y girasol”.

“El incremento de la cantidad de expansinas en los granos, en especial algunas de ellas, impactaría positivamente sobre la productividad agrícola. Esto lo podemos respaldar con resultados preliminares de nuestro grupo de investigación en el cultivo de trigo”, concluye el investigador Daniel Calderini.