El mundo se enfrenta a un inmenso desafío para aumentar la productividad de los alimentos para su creciente población. Dado que los fertilizantes de fósforo (P) son esenciales para el cultivo de nuestros alimentos, el consumo anual de fertilizantes de fósforo ha aumentado rápidamente en las últimas décadas y se espera que aumente entre un 50 % y un 100 % para 2050. Sin embargo, la mayor parte del fósforo aplicado al suelo se inmoviliza y deja de estar disponible para las plantas y la recuperación del P aplicado por los cultivos en una temporada de crecimiento suele ser baja. Además, el fertilizante fosfatado se fabrica principalmente a partir de la roca de fosfato no renovable, que se espera que se agote en un futuro próximo. Es necesario realizar enfoques sistemáticos para usar el P del suelo y el P de los fertilizantes de manera sostenible y eficiente, incluido el desarrollo de variedades de cultivos eficientes en P. Existen diferencias genéticas en la eficiencia del uso de P entre especies de plantas y genotipos dentro de una especie, lo que demuestra que es posible mejorar la eficiencia del uso de P de las plantas a través de un enfoque genético. Se ha demostrado que los métodos de fitomejoramiento convencionales tienen éxito en el mejoramiento de cultivos con una mayor eficiencia en el uso de P.
El trigo es uno de los cultivos alimentarios más importantes del mundo. La producción mundial de trigo consume anualmente 6 Mt de P5O2 (aproximadamente el 5 % del P utilizado por los cultivos de cereales), mucho más que el utilizado por otros cereales, incluidos el arroz y el maíz. Por lo tanto, mejorar la eficiencia del uso de P del trigo es importante en el uso sostenible de los recursos de P. Para producir trigo con una mayor eficiencia en el uso de P, es importante comprender la red de señalización de Pi en el trigo. Solo se han clonado unos pocos genes inducibles por inanición de Pi y se han analizado sus patrones de expresión, por lo que la red de señalización de Pi en el trigo sigue siendo en gran parte desconocida. Aunque se ha informado sobre la mejora de la eficiencia en el uso de P a través de la modificación transgénica en varios cultivos, aún faltan estudios de trigo transgénico con eficiencia mejorada en el uso de P.
En la red de señalización para detectar la disponibilidad de P, el factor de transcripción tipo MYB-CC (coiled-coil) PHR1 juega un papel central. Un artículo reciente en Annals of Botany examina tres genes PHR1 de trigo con homología con Arabidopsis PHR1, y caracteriza su papel en la regulación de la respuesta de inanición de Pi. Ta-PHR1-A1 participa en la señalización de Pi en el trigo y, cuando se sobreexpresa, aumenta la absorción de P y el rendimiento de grano de trigo. Esta importante investigación promueve la comprensión de la señalización de Pi en el trigo y proporciona un valioso recurso genético para mejorar el trigo con una mayor eficiencia y rendimiento en el uso de P.
Un regulador de respuesta al hambre de fosfato Ta-PHR1 está involucrado en la señalización de fosfato y aumenta el rendimiento de grano en el trigo. (2013) Annals of Botany 111 (6): 1139-1153. doi: 10.1093/aob/mct080
La deficiencia de fósforo es un factor limitante importante para el rendimiento de los cultivos en todo el mundo. Estudios previos revelaron que PHR1 y sus homólogos juegan un papel clave en la regulación de la respuesta de inanición de fosfato en las plantas. Sin embargo, la función de los homólogos de PHR en el trigo común (Triticum aestivum) todavía no se entiende completamente. El objetivo del estudio fue caracterizar la función de los genes PHR1 en la regulación de la señalización de fosfato y el crecimiento de plantas en trigo. Se generaron líneas transgénicas de trigo que sobreexpresaban un gen PHR1 de trigo y se evaluaron en condiciones deficientes y suficientes de fósforo en cultivo hidropónico, un ensayo de maceta de suelo y dos experimentos de campo. Se aislaron del trigo tres genes homólogos de PHR1 Ta-PHR1-A1, B1 y D1 y se analizó la función de Ta-PHR1-A1. Los resultados mostraron que Ta-PHR1-A1 activó transcripcionalmente la expresión de Ta-PHT1.2 en células de levadura. La sobreexpresión de Ta-PHR1-A1 en el trigo reguló positivamente un subconjunto de genes de respuesta al hambre de fosfato, estimuló la ramificación lateral y mejoró la absorción de fósforo cuando las plantas se cultivaron en suelo y en solución nutritiva. Los datos de dos ensayos de campo demostraron que la sobreexpresión de Ta-PHR1-A1 aumentó el rendimiento de granos al aumentar el número de granos por espiga. TaPHR1 está involucrado en la señalización de fosfato en el trigo y fue valioso en el mejoramiento molecular de cultivos, con una mejor eficiencia en el uso de fósforo y rendimiento de rendimiento.
