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martes, abril 20, 2021
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Los genomas hornworts

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Investigadores de todo el mundo secuenciaron los genomas de tres hornworts, iluminando el amanecer de las plantas terrestres.

Los biólogos nunca han entendido mucho sobre la genética de estas plantas antiguas, que tienen una biología muy singular.

Fay-Wei Li del Instituto Boyce Thompson, Péter Szövényi de la Universidad de Zúrich. El grupo también descubrió genes que probablemente sustentan los métodos especiales de las plantas para adquirir carbono y nitrógeno.

Los hallazgos podrían conducir al desarrollo de cultivos que produzcan mayores rendimientos con el uso de menos fertilizantes sintéticos.

«Sabemos que la vida está construida básicamente por el carbono, el nitrógeno y el fósforo, que son clave para aumentar los rendimientos agrícolas», dijo Li, miembro de la facultad de BTI y autor correspondiente del artículo. «Si podemos descubrir los secretos de los hornworts, entonces podríamos transferir esos rasgos a plantas de importancia agrícola».

Los resultados fueron publicados en la revista Nature Plants  en marzo.

El equipo de investigación comenzó el proyecto en 2011, dijo Szövényi, investigador de la Universidad de Zúrich y el otro autor correspondiente del artículo. «Nos tomó tres años darnos cuenta de cómo se puede cultivar hornworts e impulsar su ciclo de vida sexual en condiciones de laboratorio, y otros tres años para ensamblar y anotar adecuadamente sus genomas».

Uno de los objetivos de los investigadores era encontrar genes que desempeñen un papel en el método de hornworts para concentrar dióxido de carbono dentro de cloroplastos, lo que aumenta la capacidad de las plantas para producir azúcar. Las Hornworts son únicas entre las plantas terrestres en esta capacidad, pero algunas especies de algas comparten el rasgo. El equipo comparó los genomas del hornwort con los de las algas y encontró un gen, LCIB, que es compartido por los dos grupos de plantas pero no con otras plantas terrestres.

Los genomas de Hornwort podrían conducir a la mejora del cultivo
El miembro de la facultad de BTI, Fay-Wei Li, recolecta una muestra del hornwort Anthoceros agrestis en un campo de maíz en Homer, Nueva York. Crédito: Instituto Boyce Thompson

«Si este mecanismo de concentración de carbono pudiera instalarse en plantas de cultivo, entonces podrían crecer más con la misma cantidad de fertilizante», dijo Li, quien también es profesor asistente adjunto de biología vegetal en la Universidad de Cornell.

El grupo también identificó 40 genes que pueden promover la fuente de nitrógeno de los hornworts, que proviene de una relación simbiótica con las cianobacterias. «Esa es una función realmente única», dijo Li. «Muy pocas plantas pueden hacer esto».

Si las plantas de cultivo pudieran desarrollarse para tener una relación simbiótica similar con las cianobacterias, entonces los agricultores podrían usar menos fertilizante nitrogenado, dijo Li. Tal reducción en el fertilizante podría beneficiar al medio ambiente porque el exceso de nitrógeno agrícola con frecuencia ingresa a las vías fluviales, donde puede causar floraciones de algas mortales.

Li planea seguir estudiando estos genes como parte de una reciente subvención EDGE de la National Science Foundation, que busca desarrollar tecnologías para determinar las funciones de los genes hornwort. «Una vez que tengamos las herramientas genéticas, podremos investigar el papel de estos genes en las formas no convencionales de abastecimiento de carbono y nitrógeno», dijo Li.

Gut weed (Ulva intestinalis)

La investigación también arrojó luz sobre la evolución de las primeras plantas terrestres. Hornworts, hepáticas y musgos estuvieron entre las primeras plantas en colonizar la tierra, pero no estaba claro cómo se relacionaron los tres grupos.

«En términos de la relación de las plantas terrestres, ha habido un gran debate sobre dónde se encuentran los hornworts», dijo Li. «Aquí, tenemos pruebas contundentes de que la hornworts, hepáticas y musgos están más estrechamente relacionados entre sí que con las plantas vasculares. También mostramos que las hepáticas y los musgos están más estrechamente relacionados entre sí que con la hornworts».

«Los datos que generamos llenan un vacío realmente importante en cómo tratamos de comprender la evolución de las plantas terrestres», agregó Li.

Vía: Mundoagropecuario

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