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¿Por qué un maíz híbrido produce más que sus parentales?

Si uno se da una vuelta por Barranca, Cañete, Chincha u otro valle costero, verá grandes extensiones de cultivos de maíz amarillo (el que sirve de alimento para los pollos). La principal característica es que todas las plantas tienen la misma apariencia. Crecen de manera muy uniforme. Esto se debe al uso de semillas híbridas certificadas.


Campo de maíz amarillo en el valle de Barranca. Foto: David Castro.

Al igual que nosotros, cada planta de maíz posee dos versiones (alelos) de cada uno de sus genes: uno proveniente del padre y el otro de la madre. A menudo, ambos alelos no se expresan de la misma manera. El que se encuentra más activo se le conoce como alelo dominante. El alelo recesivo, por su parte, es el menos activo o el que está "apagado".

Muchos de estos alelos codifican características que resultan beneficiosas para el agricultor, por ejemplo: la tolerancia a la sequía, la resistencia a ciertas enfermedades, las mazorcas más grandes, los granos más densos, etc. Para afianzar estas características, es decir, lograr que la planta posea los dos alelos de una característica beneficiosa, los fitomejoradores las autopolinizan (hacer que el polen fertilice los óvulos de la misma planta) durante muchas generaciones con el fin de que los descendientes sean homocigotas (alelos idénticos) para las características deseadas. A estas plantas resultantes se les llama líneas endogámicas.



Sin embargo, una consecuencia de este proceso de endogamia es que ciertos alelos no beneficiosos o alelos inactivos de características beneficiosas, se presenten en homocigosis [de acuerdo con la imagen, serían las de letras minúsculas]. Por ello, es necesario cruzarlo con otra línea que los posea activos.

Cuando cruzamos dos líneas endogámicas obtenemos un híbrido. Lo interesante de los híbridos es que no solo mezclan las características de los parentales, sino que son mucho más vigorosos y poseen mayores rendimientos, características que de alguna manera no estaban en las plantas originales. A este fenómeno se le conoce como heterosis.

Producción de un maíz híbrido.

Los fitomejoradores conocen este fenómeno desde principios del siglo XX. En 1924, Henry A. Wallace empieza a comercializar las primeras semillas híbridas de maíz. Dos años después funda la empresa Hi-Bred Corn Company, hoy conocida como Pioneer Hi-Bred que es subsidiaria Dow-DuPont. Sin embargo, las causas de la heterosis, a la fecha, aún son bastante confusas.

Por ello, un grupo de investigadores de la Universidad de Bonn (Alemania), liderados por Jutta Baldauff, han analizado y comparado los niveles de expresión de los genes de seis diferentes combinaciones de híbridos de maíz y de sus respectivos parentales. Los resultados mostraron que los híbridos contenían un número mayor de genes activos que las plantas originales —unos 600—, especialmente aquellos que se expresan solo en el parental (SPE, por sus siglas en inglés).

El maíz posee muchos genes que se han mantenido sin cambios desde sus orígenes, por lo que son vitales para la planta y cualquier mutación puede afectar drásticamente su rendimiento. Los genes SPE, por su parte, han aparecido de manera más reciente y han sido importantes para su domesticación.

La mayoría de los genes SPE identificados en el presente estudio codifican factores de transcripción, que básicamente son proteínas que encienden y apagan otros genes. Si bien no asumen funciones vitales, podrían estar activas en una línea endogámica y no en otra, por lo que su presencia y complementariedad en los híbridos podría mejorar el rendimiento de las plantas.

Lo interesante de este estudio es que se pueden desarrollar marcadores específicos para los SPE para facilitar el trabajo de los fitomejoradores y así puedan elegir mejor las líneas endogámicas que serán usadas para la producción de nuevos híbridos.

Referencia:

Baldauf J.A. et al. (2018). Single parent expression is a general mechanism that drives extensive complementation of non-syntenic genes in maize (Zea mays L.) hybrids. Current Biology, DOI: 10.1016/j.cub.2017.12.027

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