La profesora emérita Estela Sánchez Quintanar, de la UNAM, descubrió que al sobre-expresar una proteína, presente en las hojas de la planta, se logra un mayor crecimiento y un aumento en la producción del grano.
Para aumentar la productividad de cultivos de maíz en dos o tres años, periodo breve si se compara con ciclos agrícolas que tardan 20 años en duplicar el rendimiento de los plantíos, una investigadora de la UNAM ha recurrido a las propias herramientas bioquímicas de la planta.
En su laboratorio de la Facultad de Química (FQ), la profesora emérita Estela Sánchez Quintanar descubrió que al sobre-expresar la rubisco activasa, presente en las hojas de la planta, se logra un mayor crecimiento y un aumento en la producción del grano.
Sobre-expresar una proteína significa inducir su producción en mayor cantidad, e incrementar su función en el organismo. Basada en ello, la universitaria se planteó el reto de ayudar a incrementar el rendimiento del maíz, buscando sus “fuerzas internas”, sin recurrir a genes de otras especies vegetales.
“La idea fundamental fue encontrar cuáles son las proteínas que participan directamente en su productividad, y entre ellas, ubicar cuál es la que limita el proceso de la producción”, relató.
“Mediante un método agrícola, se seleccionaron anualmente las mejores plantas de un lote, las que tuvieron mayor productividad. En 23 años han logrado duplicar el número de toneladas de maíz por hectárea y el peso por mazorca de cada planta. Pero es un proceso muy largo, que nosotros pretendemos reducir en el laboratorio”, dijo.
Para responder a la pregunta de cuáles son las proteínas que participan directamente en el rendimiento del maíz, la científica inició un detallado trabajo molecular y genético.
Con sus colaboradores, encontró que las plantas productivas captan más bióxido de carbono (CO2) de la atmósfera. “Con eso hacen almidón, que otorga energía para crecer y producir más. A mayor consumo de CO2, tienen más acelerado ese proceso”, señaló.
Indagando qué proteína limita ese trabajo, Sánchez Quintanar encontró que la enzima rubisco, presente en todas las plantas y fundamental para realizar la fotosíntesis, es muy abundante en la naturaleza, pero ineficiente. “La buscamos y encontramos que está de sobra, y en la misma cantidad, en las plantas de baja y alta productividad”.
Sin embargo, entre un grupo de proteínas llamadas “chaperonas moleculares”, por su función de quitar a otra proteína todo lo que le estorba o le interfiere para hacer un trabajo eficiente, ubicó a la enzima rubisco activasa, que trabaja como chaperona de la rubisco.
En su investigación, Sánchez Quintanar encontró que la rubisco activasa se duplica en las plantas que han doblado su productividad, pues es la que hace funcionar a la rubisco en condiciones óptimas.
“En el maíz existen dos genes de rubisco activasa, sujetos a señales que indican cómo está regulada la expresión de la misma, y estos genes son los que queremos sobre-expresar”, resumió.
La estrategia actual de la investigadora es lograr un método eficiente para sobre-expresar la rubisco activasa y aumentar la productividad del maíz. “Para lograrlo, necesitamos conocer cómo son el o los genes que la codifican, y qué sistemas de regulación tienen”, puntualizó.
El grano más productivo no será transgénico, pues no utiliza ningún gen de otra planta. “Le llamamos maíz isogénico o autogénico, porque usamos un gen de la misma planta, que sólo estamos sobre-expresando”, insistió.
Una vez logrado el proceso, la planta debe ser capaz de incrementar su fotosíntesis y tener mayor productividad, como demuestran los resultados del laboratorio, reiteró.
Actualmente, el estudio de Sánchez Quintanar presenta un avance de, aproximadamente, tres cuartas partes del proyecto. “Ahora elegimos el mejor método para sobre-expresar la enzima rubisco activasa, con base a los resultados obtenidos en invernadero”, señaló.
Sin embargo, añadido, falta probar la estrategia a nivel de campo, porque nuestros resultados son positivos, pero se han realizado en invernadero”. Esta etapa es la definitiva para asegurar que se ha logrado el objetivo del trabajo.
En 2011, la investigadora universitaria y sus colegas del Colegio de Postgraduados probarán los maíces sobre-expresados en el campo nacional.
México, D.F.
Para aumentar la productividad de cultivos de maíz en dos o tres años, periodo breve si se compara con ciclos agrícolas que tardan 20 años en duplicar el rendimiento de los plantíos, una investigadora de la UNAM ha recurrido a las propias herramientas bioquímicas de la planta.
En su laboratorio de la Facultad de Química (FQ), la profesora emérita Estela Sánchez Quintanar descubrió que al sobre-expresar la rubisco activasa, presente en las hojas de la planta, se logra un mayor crecimiento y un aumento en la producción del grano.
Sobre-expresar una proteína significa inducir su producción en mayor cantidad, e incrementar su función en el organismo. Basada en ello, la universitaria se planteó el reto de ayudar a incrementar el rendimiento del maíz, buscando sus “fuerzas internas”, sin recurrir a genes de otras especies vegetales.
“La idea fundamental fue encontrar cuáles son las proteínas que participan directamente en su productividad, y entre ellas, ubicar cuál es la que limita el proceso de la producción”, relató.
“Mediante un método agrícola, se seleccionaron anualmente las mejores plantas de un lote, las que tuvieron mayor productividad. En 23 años han logrado duplicar el número de toneladas de maíz por hectárea y el peso por mazorca de cada planta. Pero es un proceso muy largo, que nosotros pretendemos reducir en el laboratorio”, dijo.
Para responder a la pregunta de cuáles son las proteínas que participan directamente en el rendimiento del maíz, la científica inició un detallado trabajo molecular y genético.
Con sus colaboradores, encontró que las plantas productivas captan más bióxido de carbono (CO2) de la atmósfera. “Con eso hacen almidón, que otorga energía para crecer y producir más. A mayor consumo de CO2, tienen más acelerado ese proceso”, señaló.
Indagando qué proteína limita ese trabajo, Sánchez Quintanar encontró que la enzima rubisco, presente en todas las plantas y fundamental para realizar la fotosíntesis, es muy abundante en la naturaleza, pero ineficiente. “La buscamos y encontramos que está de sobra, y en la misma cantidad, en las plantas de baja y alta productividad”.
Sin embargo, entre un grupo de proteínas llamadas “chaperonas moleculares”, por su función de quitar a otra proteína todo lo que le estorba o le interfiere para hacer un trabajo eficiente, ubicó a la enzima rubisco activasa, que trabaja como chaperona de la rubisco.
En su investigación, Sánchez Quintanar encontró que la rubisco activasa se duplica en las plantas que han doblado su productividad, pues es la que hace funcionar a la rubisco en condiciones óptimas.
“En el maíz existen dos genes de rubisco activasa, sujetos a señales que indican cómo está regulada la expresión de la misma, y estos genes son los que queremos sobre-expresar”, resumió.
La estrategia actual de la investigadora es lograr un método eficiente para sobre-expresar la rubisco activasa y aumentar la productividad del maíz. “Para lograrlo, necesitamos conocer cómo son el o los genes que la codifican, y qué sistemas de regulación tienen”, puntualizó.
El grano más productivo no será transgénico, pues no utiliza ningún gen de otra planta. “Le llamamos maíz isogénico o autogénico, porque usamos un gen de la misma planta, que sólo estamos sobre-expresando”, insistió.
Una vez logrado el proceso, la planta debe ser capaz de incrementar su fotosíntesis y tener mayor productividad, como demuestran los resultados del laboratorio, reiteró.
Actualmente, el estudio de Sánchez Quintanar presenta un avance de, aproximadamente, tres cuartas partes del proyecto. “Ahora elegimos el mejor método para sobre-expresar la enzima rubisco activasa, con base a los resultados obtenidos en invernadero”, señaló.
Sin embargo, añadido, falta probar la estrategia a nivel de campo, porque nuestros resultados son positivos, pero se han realizado en invernadero”. Esta etapa es la definitiva para asegurar que se ha logrado el objetivo del trabajo.
En 2011, la investigadora universitaria y sus colegas del Colegio de Postgraduados probarán los maíces sobre-expresados en el campo nacional.
México, D.F.
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