Modificación de un cromosoma del teosinte podría aumentar la proteína en el maíz

Hasta ahora, no se conocía por qué el contenido de proteínas en la semilla de maíz era tres veces menor que la de su ancestro el teosinte. Sin embargo, científicos de la Academia China de Ciencias (CAS) descubrieron el cromosoma en el genoma del teosinte que participa en la acumulación de proteínas.

El cromosoma se conoce como THP9, que proviene del inglés ‘Teosinte high protein 9’ y también es el encargado de codificar una enzima que ayuda a metabolizar el nitrógeno en el teosinte, el ancestro del maíz que todos conocemos. 

Mientras que el maíz moderno tiene entre 5 y 10% de contenido de proteína, el teosinte contiene entre 20 y 30%.

Sin embargo, las variedades modernas de maíz no cuentan con este cromosoma, por lo que este descubrimiento abre la puerta para desarrollar nuevas variedades que puedan crecer en condiciones de nitrógeno limitadas y, al mismo tiempo, mejorar el contenido proteico de las semillas del grano.

Esto es lo que descubrieron los investigadores de la CAS y que fue publicado en el estudio ‘THP9 enhances seed protein content and nitrogen-use efficiency in maize’ en la revista Nature a finales de noviembre de 2022. 

“Este puede ser uno de los factores que fomentan las diferencias en la asimilación de nitrógeno. Los aminoácidos son sustratos esenciales para la síntesis de proteína y sus niveles en la planta están influenciados por la disponibilidad de nitrógeno en el sueño y la eficiencia en el uso del nitrógeno de la planta”, explicó Wu Yongrui, doctor e investigador del Centro para la Excelencia en Ciencias Moleculares de Plantas de la CAS. 

Los científicos introdujeron el cromosoma THP9 a la variedad B73 del maíz por medio de introgresión (una forma de modificación genética por medio de hibridación). En estas variedades, observaron un aumento significativo en el contenido de proteínas de las plantas sin que se afectara el rendimiento normal del maíz. 

“Hay una presión económica y ambiental para mantener el maíz de alto rendimiento, mientras se reduce el nivel de nitrógeno aplicado al suelo. Por lo tanto, es crucial identificar los factores genéticos que incrementan la eficiencia de usp del mineral”.

El descubrimiento también resaltó el valor potencial de híbridos de maíz que tengan el alelo del cromosoma THP9, que puede causar que crezca en condiciones de nitrógeno bajo en el suelo sin perjudicar el rendimiento.

“Estos resultados también podrían ayudarnos a entender las razones del decrecimiento en el contenido de proteína en la semilla durante la domesticación del maíz”.

“Nuestra investigación muestra el valor posible de los híbridos que tienen el alelo THP9-T, aunque pruebas de campo más grandes en varias locaciones geográficas serán necesarias para establecer todo el potencial que tiene para mejorar la producción de proteínas y la eficiencia del uso del nitrógeno”, concluyó Yongrui.

Más información: Genetic Causes for Declining Protein in Cultivated Corn.

Estudio: THP9 enhances seed protein content and nitrogen-use efficiency in maize.