Los científicos desentrañan los misterios de las habas que ahorran agua
Un nuevo estudio proporciona información sobre el control fisiológico y genético de la transpiración en habas y las posibilidades de selección asistida por marcadores para mejorar su rendimiento en entornos con limitaciones de agua.
Alrededor de un tercio de las tierras de cultivo del mundo se ven afectadas por la escasez de agua y, a medida que el cambio climático se expande en esa área, los agricultores necesitan más cultivos adaptados a la sequía. Mandour y sus colegas han llevado a los agricultores un paso más cerca de los frijoles de campo resistentes a la sequía mediante la identificación de marcadores genéticos asociados con la eficiencia en el uso del agua en experimentos publicados en Anales de botánica.
El frijol es una leguminosa extremadamente adaptable, productiva y nutritiva con una larga tradición de cultivo en el viejo mundo. Se utilizaron dos cultivares de habas que se sabe que tienen una eficiencia de uso de agua relativamente alta para crear una población de líneas endogámicas recombinantes (RIL). Las RIL son plantas genéticamente muy similares, desarrolladas cruzando dos progenitores endogámicos y luego autopolinizando la descendencia durante generaciones sucesivas para crear líneas genéticamente distintas con antecedentes genéticos similares. Este esquema de reproducción da como resultado plantas estrechamente relacionadas que pueden usarse experimentalmente para identificar genes que contribuyen a rasgos genéticos complejos.
En este caso, los botánicos identificaron genes relacionados con la tasa de transpiración del agua. La transpiración es la cantidad de agua absorbida por las raíces de una planta y luego evaporada de sus hojas. Las plantas regulan la transpiración abriendo y cerrando poros microscópicos llamados estomas, que se encuentran en la superficie de las hojas. El agua que pierden las hojas debe reemplazarse constantemente con agua del suelo, lo que genera interés en mejorar las tasas de transpiración como parte de los programas de reproducción resistentes a la sequía.
Usando la estrategia RIL, Mandour y sus colegas identificaron genes asociados con la transpiración que podrían resultar útiles para la conservación del agua. La transpiración de la planta se midió en seis niveles de humedad que disminuyeron sucesivamente cambiando la proporción de aire seco a húmedo dentro de una cámara de intercambio de gases de toda la planta. A continuación, se aisló el ADN de los 165 RIL y sus líneas parentales, y se generaron datos genotípicos utilizando una matriz de ADN. Se construyó un mapa de ligamiento que vincula estadísticamente un rasgo como la respuesta de transpiración a un gen o marcador genético para identificar loci de rasgos cuantitativos (QTL). Los QTL son regiones genómicas que están estadísticamente asociadas con una respuesta física (es decir, tamaño) o fisiológica (es decir, tolerancia a la sequía). Se identifican midiendo un rasgo como la tasa de transpiración y luego identificando estadísticamente una región genética común a todos los RIL que exhiben ese rasgo.
Se identificaron trece QTL asociados con la tasa de transpiración. Los QTL están asignados a los cromosomas 1, 3 y 5, y la mayoría de los QTL están ubicados en o cerca de genes que se sabe que regulan las respuestas de las plantas al estrés abiótico. Aún mejor, con el genoma de habas recientemente publicado, estos genes de interés pueden analizarse rápidamente por su contribución a la tasa de transpiración y usarse como parte de un programa de mejoramiento asistido por marcadores. En última instancia, la identificación de estos genes puede conducir a cultivares de habas que regulen su tasa de transpiración de manera más eficiente en condiciones áridas. Cuando las plantas pueden usar su suministro de agua de manera más eficiente, están mejor equipadas para hacer frente a condiciones más secas.
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Hend Mandour, Hamid Khazaei, Frederick L. Stoddard, Ian C. Dodd, Identificación de determinantes fisiológicos y genéticos de la respuesta de la transpiración de las habas a la demanda de evaporación. Anales de botánicaVolumen 131, Número 3, 16 de febrero de 2023, páginas 533-544, https://doi.org/10.1093/aob/mcad006.