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El sorgo previene las plagas al liberar cianuro de hidrógeno

https://mundoagropecuario.com 2019-01-06

Los investigadores de Purdue University han confirmado la prolongada hipótesis de que el sorgo disuade a los insectos de alimentarse de sus hojas al liberar cianuro de hidrógeno.

Mitch Tuinstra y Brian Dilkes encontraron que los insectos preferían las hojas de una planta de sorgo mutante con una liberación anormalmente lenta de cianuro a las de una planta de sorgo de tipo salvaje con una tasa normal de liberación de cianuro. Los gusanos del ejército de otoño se alimentaron de las hojas del sorgo mutante, aunque las hojas contenían niveles similares de dhurrin, el compuesto químico responsable de sintetizar cianuro de hidrógeno, como las plantas de sorgo normales.


“Este estudio separa por primera vez la acumulación de dhurrin de la liberación de cianuro de hidrógeno”, dijo Dilkes, profesor asistente de horticultura y arquitectura del paisaje. “Tanto las plantas de sorgo mutantes como las normales contienen dhurrin, pero es la tasa de liberación de cianuro lo que hace que los insectos eviten a uno en favor del otro. Es una hermosa interacción entre el comportamiento animal y la química de las plantas”.


El sorgo bicolor, la especie cultivada de sorgo, es un pasto de cereal de importancia crítica que se utiliza para la alimentación y el forraje animal en muchas partes del mundo en desarrollo y es un cultivo bioenergético prometedor en los Estados Unidos. Su capacidad para prosperar en ambientes áridos hace que sea más acuático. Cultivo eficiente que el maíz.

Si bien el grano de sorgo es comestible, sus hojas a veces pueden contener niveles de cianuro de hidrógeno que son tóxicos para los humanos y los animales. Los productores de ganado han sabido por mucho tiempo que la alimentación de hojas de sorgo recolectadas en ciertas etapas de crecimiento, y particularmente en condiciones de estrés como la sequía, puede resultar en la intoxicación por cianuro del ganado. Sin embargo, cuando se maneja adecuadamente, las hojas de sorgo pueden ser un forraje seguro para el ganado.


La identificación de genes que controlan la producción y liberación de cianuro podría conducir al desarrollo de plantas de sorgo libres de cianuro. 


Tuinstra y Dilkes identificaron un mutante de sorgo con una velocidad de liberación de cianuro excepcionalmente lenta. Localizaron el gen responsable del defecto mediante el uso de la secuenciación de próxima generación, una técnica que genera aleatoriamente secuencias cortas de un genoma (el contenido genético total de un organismo) y las une de nuevo. La secuenciación de la próxima generación funciona como un editor de texto, dijo Tuinstra, profesor de fitomejoramiento y genética.


“Es como tomar una oración de 10 palabras de un libro y preguntar a dónde pertenece”, dijo. “Encuentra la ubicación de una secuencia específica dentro del genoma de la especie. La mutación es como un período fuera de lugar en el medio de una oración: indica al lector que se detenga. En el caso del mutante de sorgo, detiene la producción de un funcional proteína.”


La técnica de secuenciación permitió a Tuinstra y Dilkes identificar el nucleótido único dentro del genoma del sorgo de 790 millones de pares de bases que retardaron la liberación de cianuro en la planta mutante.


“Este estudio es un ejemplo de cómo los nuevos métodos en la secuenciación de ADN ahora se pueden usar para desbloquear los mecanismos genéticos del rendimiento del sorgo”, dijo Tuinstra.


Después de clonar el mutante, los investigadores probaron la preferencia de alimentación de insectos mediante la liberación de gusanos del ejército de otoño en plantas de sorgo normales y mutantes. Aunque ambos tipos de sorgo contenían niveles normales de dhurrin, los insectos evitaban las plantas normales de sorgo, asentándose y alimentándose de las hojas del sorgo mutante. Si bien el mutante contiene los compuestos necesarios para generar cianuro, no puede liberar el cianuro lo suficientemente rápido como para evitar las plagas, dijo Tuinstra.


La secuenciación de la próxima generación se usa más a menudo en especies de plantas con genomas mucho más pequeños que el sorgo. El estudio despeja la manera de usar técnicas avanzadas de secuenciación para identificar genes y funciones genéticas en plantas con genomas grandes, dijo Dilkes. 


“Hemos demostrado que estas herramientas de secuenciación son lo suficientemente robustas para aplicarse a organismos con genomas complejos”, dijo. “Si podemos usarlos en sorgo , podemos usarlos en otros cultivos. En términos de identificación de genes de interés en organismos complejos, estamos abiertos para los negocios”.


 


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