Durante más de un siglo, Los genetistas de plantas han estado estudiando el maíz como un sistema modelo para comprender las reglas que gobiernan la herencia de rasgos, y un equipo de investigadores reveló recientemente un mecanismo previamente desconocido que desencadena el silenciamiento de genes en el maíz. El silenciamiento de genes desactiva los rasgos genéticos, una consideración importante para los fitomejoradores que dependen de la herencia fiel de rasgos de una generación a la siguiente.

Históricamente, los genetistas del maíz han utilizado el gen p1 del maíz como modelo. Los investigadores anteriores no sabían que dos tipos de marcas de metilación de ADN superpuestas podrían modificar, silenciar o activar este gen. El descubrimiento se suma al conocimiento de los genetistas de diferentes mecanismos de herencia no mendeliana, según el investigador principal Surinder Chopra, profesor de genética del maíz, Facultad de Ciencias Agrícolas, Penn State.

En los hallazgos reportados en Más uno , El equipo de Chopra demostró que silenciar el gen del color 1 del pericarpio del maíz (regulador del color de la capa exterior de los granos y el color de la mazorca) puede tener dos componentes epigenéticos "superpuestos":metilación del ADN dependiente del ARN (RdDM) y metilación del ADN no dependiente del ARN ( no RdDM).

"Metilación del ADN, que es la adición de grupos metilo a la molécula de ADN, puede cambiar la actividad de un segmento de ADN sin cambiar la secuencia, ", dijo." La metilación del ADN normalmente actúa para reprimir la transcripción de genes, que es el primer paso de la expresión génica ".

En células vegetales, cuándo y en qué nivel se expresa un gen está bajo estricto control entre la activación y la supresión de la transcripción, Chopra explicó. Los ARN pequeños, moléculas esenciales en la regulación y expresión de genes, pueden mediar en la metilación de cadenas de ADN y detener la actividad de transcripción. por lo tanto, desempeña un papel en el silenciamiento de genes heredados o transgenes introducidos para producir rasgos deseables en los cultivos.

En maíz el gen del color 1 del pericarpio regula la acumulación de pigmentos flavonoides de color rojo ladrillo llamados flobahpenos. El patrón de pigmentación en el pericarpio del grano de maíz y las "glumas" —membrana que cubre la mazorca— depende de la expresión del gen del color 1 del pericarpio. Algunos ejemplos de estos patrones son:granos blancos, mazorca roja granos rojos, mazorca roja granos abigarrados, mazorca abigarrada; granos rojos, mazorca blanca y granos blancos, mazorca blanca.

"Nuestro estudio sobre el gen del color 1 del pericarpio del maíz ha demostrado la participación de mecanismos de supresión génica tanto dependientes del ARN pequeño como independientes del ARN pequeño, "Dijo Chopra." Este estudio revela la capa adicional de regulación genética por ARN pequeños, y mejora nuestra comprensión de cómo la expresión génica se regula específicamente en un tejido pero no en el otro ".

Típicamente, cuando los fitomejoradores están creando nuevos tipos de cultivares, varios rasgos por los que se están reproduciendo pueden desaparecer o su expresión se reduce en la progenie, él dijo. "Y eso, ahora sabemos, se debe al silenciamiento de genes ".

Hace mucho que se necesita una mejor comprensión de cómo los mecanismos de silenciamiento de genes causan la desaparición de los rasgos deseados, Chopra cree. Puede ser desastroso para un agricultor comprar semillas que no se comportan en el engorde como las prometió el productor.

Si uno o más genes que controlan un rasgo se silencian debido a la metilación del ADN superpuesto, entonces ese rasgo básicamente desaparece de la población.

"Ese es un gran revés para cualquiera que intente criar características como el alto rendimiento, que está regulado por varios genes, ", dijo Chopra." Si uno o dos de esos genes que son esenciales para el alto rendimiento se silencian, entonces puede resultar una reducción en el rendimiento total ".