Aproximadamente un tercio de la tierra cultivable del mundo está sujeta a escasez de agua, y con el cambio climático expandiendo esta área, los agricultores necesitan más cultivos adaptados a la sequía. Mandour y sus colegas han llevado a los agricultores un paso más cerca de las habas resistentes a la sequía al identificar marcadores genéticos asociados con la eficiencia en el uso del agua en experimentos publicados en Annals of Botany.
El frijol faba es una legumbre altamente adaptable, productiva y nutritiva con una larga tradición de cultivo del viejo mundo. Dos haba Se utilizaron variedades conocidas por tener una eficiencia en el uso del 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 autofertilizando la progenie durante generaciones sucesivas para crear líneas genéticamente distintas en un fondo genético similar. Este esquema de reproducción da como resultado plantas estrechamente relacionadas que pueden explotarse experimentalmente para identificar genes que contribuyen a rasgos genéticos complejos.
En este caso, los botánicos identificaron genes asociados con la tasa de transpiración del agua. La transpiración es la cantidad de agua absorbida por las raíces de una planta que luego se evapora de sus hojas. Las plantas regulan la transpiración abriendo y cerrando poros microscópicos llamados estomas que se encuentran en la superficie de la hoja. El agua perdida por las hojas debe ser reemplazada constantemente por agua del suelo, lo que genera interés en mejorar las tasas de transpiración como parte de los programas de mejoramiento de resistencia a la sequía.
Usando la estrategia RIL, Mandour y sus colegas identificaron genes asociados con la transpiración que podrían resultar útiles para conservación del agua. La transpiración de la planta se midió en seis niveles de humedad decrecientes secuencialmente 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 creó un mapa de vinculación, que vincula estadísticamente un rasgo como la respuesta de la transpiración a un gen o marcador genético, para identificar loci de rasgos cuantitativos (QTL). Los QTL son regiones genómicas asociadas estadísticamente con un estado físico (es decir, altura) o fisiológico (es decir, tolerancia a la sequía) respuesta. Se identifican midiendo un rasgo como la tasa de transpiración y luego identificando estadísticamente una región genética que es común entre los RIL que presentan ese rasgo.
Se identificaron trece QTL asociados con la tasa de transpiración. Los QTL asignados a los cromosomas 1, 3 y 5, y la mayoría de los QTL están en o cerca de genes que se sabe que regulan las respuestas de las plantas al estrés abiótico. Aún mejor, con el recién publicado genoma de habas, estos genes de interés pueden estudiarse rápidamente por su contribución a la tasa de transpiración y pueden usarse como parte de un programa de mejoramiento asistido por marcadores. En última instancia, la identificación de estos genes puede conducir a variedades de habas que regulan más eficientemente su tasa de transpiración en condiciones áridas. Si las plantas pueden ser más eficientes con su suministro de agua, estarán mejor equipadas para hacer frente a las 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 evaporativa, Annals of Botany, volumen 131, número 3, 16 de febrero de 2023, páginas 533–544, https://doi.org/10.1093/aob/mcad006.
