¿MAÍZ MÁS FUERTE? SACALE ESTEROIDES.

30 de Noviembre de 2011.

Un investigador de la Universidad de Purdue le ha sacado los esteroides al maíz y encontró que los resultados podrían conducir a mejoras en este y otros cultivos.

Burkhard Schulz, un profesor asistente de horticultura y arquitectura del paisaje, quería entender la relación entre los brasinoesteroides naturales - una hormona esteroide natural en vegetales - y arquitectura de la planta, la altura de la planta en concreto. Schulz dijo que el maíz se podría beneficiar para ser más corto y robusto, pero los mecanismos que controlan esos rasgos no se entienden completamente.

"Es esencial para cambiar la arquitectura de las plantas reducir al mínimo la cantidad de tierra que necesitamos para producir alimentos y combustibles", dijo Schulz, cuyos resultados se publican en la versión digital de las Actas de la Academia Nacional de Ciencias. "Si usted puede encontrar una mutación natural o un mecanismo que le da lo que necesita, que es mucho mejor que el uso de técnicas transgénicas que podrían ser difíciles de obtener su aprobación ."

Un mutante de maíz que no puede producir brasinoesteroides desarrolla la feminización de los órganos sexuales con los núcleos femeninos de crecimiento, donde las borlas de las flores masculinas normalmente se producen. (foto: Universidad de Purdue Burkhard Schulz)

Schulz encontró que cuando el maíz pierde la capacidad de producir brasinoesteroides, se convierte en una enana, como él sospechaba. Sin embargo, otra característica lo cogió con la guardia baja: las plantas sin los esteroides de origen natural no puede hacer que los órganos masculinos , que tienen núcleos donde los flecos deben estar.  

Eso podría ser un descubrimiento de ahorro de costos para la industria de semillas. Los productores de semillas híbridas deben retirar cuidadosamente de las plantas macho las espigas que producen polen de cada planta para que no se auto-polinizen. Schulz dijo que las plantas de maíz que producen los órganos femeninos sólo eliminarían el paso de liberación de espiguillas.
"Esta sería la mutación perfecta para la producción de semilla híbrida", dijo Schulz. "No hay forma en que estas plantas puedan producir polen, ya que no tienen flores masculinas."

Schulz utiliza un proceso de varios pasos para determinar el papel de los brasinoesteroides en la altura y, más tarde, la determinación del sexo. Quería asegurarse de que la luz y la adición de ácido giberélico, una hormona que promueve el crecimiento celular y la elongación, no eliminaría el enanismo.
Schulz reunió mutantes conocidos de maíz con mesocotilos cortos, el primer nodo en un tallo de maíz. Se sospecha que incluso las plantas enanas que producen los brasinoesteroides podrían tener mesocotilos alargados si se cultiva en la oscuridad a medida que pasan a la luz, una característica típica de todos los mutantes de brasinoesteroides. También añadió ácido giberélico a las plantas para asegurarse de que una deficiencia de esta hormona no era la causa del enanismo.

Las plantas enanas no crecieron en la oscuridad o con la adición del ácido giberélico se compararon con las plantas de maíz regulares que habían sido empequeñecidas por someterlas a una sustancia química que alteró la creación de brasinoesteroides. Ambas mostraron tallos cortos con hojas retorcidas y mostraron la feminización de la espiga de la flor masculina.
Schulz entonces utilizo la información que ya se conocía de la investigación de la planta Arabidopsis sobre los genes que controlan la producción de brasinoesteroides. Se encontró con los mismos genes en el genoma del maíz.

En las plantas enanas de maíz, los genes que habían mutado, alteraron la biosíntesis de los esteroides. Un análisis químico demostró que los compuestos producidos a lo largo de la vía de los genes de los esteroides, disminuyeron mucho en las plantas enanas de maíz. La clonación del gen reveló que una enzima de la vía de brasinoesteroides era defectuosa en las plantas mutantes. Una enzima relacionada en los seres humanos ha sido reportado como esenciales para la producción de esteroides sexuales, la hormona testosterona. Las mutaciones en esta enzima en los seres humanos también dio lugar a la feminización.
Aunque Schulz espera que los brasinoesteroides afecten la altura de planta, dijo que no esperaba que los esteroides afectaran la determinación del sexo. 

"No sabemos si este es un caso especial para el maíz, o si este es generalmente el mismo en otras plantas", dijo. "Si es lo mismo en otras plantas, debe ser útil para la creación de plantas o árboles en las que se desea sólo plantas machos o femeninas."

Gurmukh Johal, profesor de botánica y patología vegetal y colaborador en la investigación, identificó a los mutantes utilizados en la investigación, la nana plant1, hace años. Dijo que una mejor comprensión de las vías de producción de esteroides podría ser importante para el fortalecimiento de las plantas de maíz y aumentar los rendimientos.
"El maíz produce demasiado polen y realmente gasta mucha energía en eso", dijo Johal. "Esto implica que mediante el uso de este gen o de la vía que la controla podemos manipular las plantas para mejorar su calidad." 

Schulz dijo que buscara en otras plantas, como el sorgo, para determinar si los mismos genes y vías de control de la determinación del sexo y altura.

Fuente: NSF, U. de Purdue.