Estudian el pasado común del maíz, sorgo y mijo, para enfrentar el cambio climático.

Un nuevo estudio dirigido por investigadores de la Universidad de Nueva York revela diferencias evolutivas entre los cultivos de maíz, sorgo, y mijo, aunque tienen un pasado en común, los hallazgos acercan a los investigadores a identificar qué genes controlan rasgos agrícolas importantes, como la tolerancia a la sequía, lo que ayudará a los científicos que se enfrentan a un clima cambiante a adaptar los cultivos a entornos más secos.

Diferencias frente a la sequía
A pesar de su ascendencia compartida, los cultivos tienen diferencias sustanciales en rasgos clave; por ejemplo, el sorgo es mucho más tolerante a la sequía que el maíz, y las plantas liberan sustancias pegajosas únicas de sus raíces para dar forma a cómo interactúan con el suelo circundante. Estas diferencias se pueden remontar a que el maíz experimentó una duplicación del genoma completo después de su separación del sorgo.

"La importancia de estos cultivos, su proximidad evolutiva y sus diferencias funcionales presentan una oportunidad emocionante para comparar patrones de expresión génica a nivel celular", dijo Bruno Guillotin, asociado postdoctoral en el Departamento de Biología de la Universidad de Nueva York y primer autor del estudio.
"Si bien estos tres cultivos son similares, la forma en que se diferencian entre sí es importante porque tienen características que podemos querer transferir de uno a otro, como la tolerancia a la sequía".

"Las raíces son la primera línea de defensa contra la sequía y el calor. Puede pensar en la raíz como una máquina con muchas partes activas, en este caso, tipos de células, por lo que saber cómo funciona la máquina para recolectar agua y lidiar con la sequía y el calor es realmente importante", dijo Kenneth Birnbaum, profesor del Departamento de Biología y Centro de Genómica y Biología de Sistemas de la NYU y autor principal del estudio. "Comparar las diferentes especies nos ayuda a descifrar qué genes conducen a rasgos agrícolas clave".

Raíces
El trabajo de investigación se encontró con descubrimiento sobre el limo de la raíz, la sustancia pegajosa llena de nutrientes que las raíces emiten al suelo. El limo es útil para lubricar el suelo para que las raíces puedan pasar y atraer bacterias beneficiosas que protegen la planta o proporcionan nutrientes difíciles de obtener.

Los investigadores encontraron que los genes que ayudan a producir baba de raíz estaban ubicados en diferentes partes de la raíz de maíz, sorgo y mijo. En el sorgo, los genes del limo se encontraron en el tejido externo de la raíz, mientras que en el maíz se intercambiaron en un nuevo tipo de célula en la cubierta de la raíz, un cambio evolutivo que puede permitir que el maíz atraiga bacterias que ayudan a la planta a obtener nitrógeno. También identificaron otros reguladores de genes que se cambiaron en diferentes tipos de células según el cultivo, lo que proporcionó a los investigadores candidatos principales para probar genes que transmiten rasgos específicos.

Perspectivas
Los avances recientes en las técnicas de secuenciación de células individuales hicieron posible esta investigación y abren nuevos métodos para explorar la conexión entre los genes y los rasgos celulares en los cultivos.
“Hace una década, solo podíamos analizar una docena o unas pocas docenas de células con las primeras técnicas de secuenciación de una sola célula. Ahora podemos perfilar decenas de miles de células en un experimento bastante rutinario”, dijo Birnbaum.
Los estudios futuros compararán cómo las células individuales de estos tres cultivos responden al estrés, como la sequía.
“Es esa respuesta la que puede ser la clave para encontrar ese conjunto de genes que son realmente importantes para la tolerancia a la sequía”, dijo Birnbaum.

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