Descubren genes clave que fortalecen al maíz frente a sus principales enfermedades
Un equipo de investigación del INTA Pergamino, en la provincia de Buenos Aires, identificó genes y vías metabólicas comunes asociados a la resistencia del maíz frente a Fusarium spp. y al carbón del maíz, dos enfermedades de alto impacto productivo y sanitario. El hallazgo representa un avance significativo y abre nuevas oportunidades para el mejoramiento genético del cultivo.
Fusarium verticillioides, Fusarium graminearum y Ustilago maydis son patógenos que afectan la espiga del maíz (Zea mays L.) y constituyen una seria amenaza para la producción y la calidad del grano. Frente a este escenario, especialistas del INTA Pergamino se enfocaron en el estudio del genoma del cereal con el objetivo de detectar genes y vías metabólicas que se activan de manera común ante la presencia de estos tres patógenos. A futuro, este conocimiento permitirá avanzar en el desarrollo de variedades con resistencia múltiple, capaces de sostener los rendimientos y mejorar la inocuidad del grano.
Desde 2002, Juliana Iglesias, especialista en genética vegetal del INTA, trabaja en la comprensión de los mecanismos moleculares que explican la resistencia del maíz frente a enfermedades de alto impacto productivo y sanitario. A partir de un análisis transcriptómico de gran escala, la investigación logró identificar genes compartidos asociados a la defensa frente a enfermedades de la espiga que comprometen tanto el rendimiento como la calidad del cultivo.
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El equipo coordinado por Iglesias aporta evidencia estratégica para la selección de genes candidatos aplicables a futuros programas de mejoramiento genético. Al detectar rutas defensivas comunes frente a distintos patógenos, el estudio abre la posibilidad de diseñar maíces más resilientes y con mayor estabilidad productiva.
“Con estos resultados, podremos identificar y estudiar los genes que se activan en la respuesta a múltiples enfermedades para mejorar la resistencia en maíz”, señaló Iglesias.
En este marco, Andrea Peñas Ballesteros, en el desarrollo de su tesis de maestría en Bioinformática y Biología de Sistemas de la Universidad Nacional del Noroeste de la Provincia de Buenos Aires (UNNOBA), profundizó el estudio de la interacción entre el maíz y estos tres patógenos clave. Fusarium verticillioides y Fusarium graminearum provocan podredumbres que afectan el llenado de la espiga y generan micotoxinas —como fumonisinas y deoxinivalenol— que pueden ingresar a la cadena alimentaria. Por su parte, Ustilago maydis, causante del carbón del maíz, altera severamente los tejidos de la espiga, reduce la producción y afecta el valor comercial del cultivo.
A diferencia de los enfoques tradicionales centrados en una sola enfermedad, el trabajo abordó la resistencia múltiple mediante un metaanálisis de datos transcriptómicos de alta calidad obtenidos de bases públicas. El objetivo fue identificar genes y procesos biológicos que se activan de manera simultánea frente a patógenos con diferentes estrategias de infección.
La investigación cobra aún mayor relevancia si se considera la complejidad del genoma del maíz, compuesto por unos 32.000 genes distribuidos en 10 cromosomas, con un 85 % de secuencias genómicas repetidas.
A partir de estos resultados, el equipo avanza en la priorización de genes candidatos mediante un algoritmo de aprendizaje automático, que luego se comparan con estudios previos de Asociación del Genoma Completo (GWAS). “Se clasificaron alrededor de 400 genes que podrían estar asociados a la resistencia múltiple y que actualmente se evalúan en estudios funcionales a campo”, explicó Iglesias.
Los genotipos resistentes mostraron una respuesta de defensa más eficaz y equilibrada entre la protección frente a patógenos y el metabolismo primario, manteniendo la integridad celular y limitando la infección. En contraste, los genotipos susceptibles presentaron una respuesta menos eficiente, con un conflicto metabólico que prioriza la defensa en detrimento del crecimiento y la estabilidad fisiológica.
El metaanálisis permitió comparar de forma integrada las respuestas del maíz frente a patógenos con estilos de patogénesis claramente diferenciados. “El análisis brindó una visión integral de los mecanismos defensivos del maíz, más allá de la respuesta a un solo patógeno”, explicó Iglesias, quien dirigió la tesis junto a Agustín Baricalla, bioinformático y genetista del Conicet.
En ese sentido, los resultados aportan información clave sobre los llamados hotspots de resistencia, regiones del genoma donde se concentran genes capaces de conferir resistencia simultánea a varias enfermedades.
“Este hallazgo abre nuevas oportunidades para el mejoramiento genético del maíz”, destacó Iglesias. “Conocer con precisión qué genes se activan y cómo interactúan frente a distintos patógenos permite acelerar los programas de mejoramiento, reducir tiempos y costos, y avanzar en estrategias como la selección asistida por marcadores moleculares o incluso la edición génica”.
Fuente: INTA Informa
