Las variantes genéticas afinan la latencia del grano y la resistencia del cultivo en la cebada

Una nueva investigación revela cómo los cambios genéticos en el gen MKK3 de la cebada afinan la latencia de las semillas, determinando si los granos permanecen latentes o brotan demasiado pronto. Los hallazgos ofrecen a los mejoradores nuevas herramientas genéticas para equilibrar la latencia de las semillas y la resistencia de los cultivos en condiciones climáticas cambiantes. El auge de la agricultura fue impulsado por la selección intencionada de cultivos con rasgos mejorados. Un rasgo clave sometido a selección, sobre todo en los cultivos de cereales, es la latencia del grano, es decir, el periodo antes del cual una semilla puede germinar. En los cereales silvestres, la latencia del grano ayuda a garantizar la supervivencia de la planta en condiciones impredecibles. Durante la domesticación, la selección humana acortó la latencia permitiendo un establecimiento rápido y uniforme del cultivo y un mayor rendimiento. Sin embargo, una latencia más corta también hace que los cereales modernos como la cebada sean más vulnerables a la brotación previa a la cosecha (PHS), en la que los granos germinan prematuramente durante el tiempo cálido y húmedo, lo que puede provocar grandes pérdidas agrícolas. A medida que la temperatura global aumente y las condiciones meteorológicas extremas se hagan más frecuentes, es probable que aumente la incidencia del PHS y las pérdidas de cosechas asociadas.

A pesar de la importancia de la latencia del grano para la seguridad alimentaria mundial, los mecanismos evolutivos y moleculares que subyacen a este rasgo siguen siendo poco conocidos. Investigaciones anteriores han demostrado que la variación en el gen de la proteína quinasa activada por mitógenos 3 (MKK3) desempeña un papel importante en el control de la latencia del grano. Morten Jøgensen y sus colegas investigaron la variación genética de la MKK3 en la cebada silvestre y domesticada y descubrieron que ligeros cambios de aminoácidos en la proteína MKK3 provocan grandes diferencias en la latencia y la resistencia al PHS. Los análisis genéticos y moleculares detallados revelaron que la cebada domesticada, a diferencia de su ancestro silvestre, suele ser portadora de múltiples copias del gen MKK3 , y que esta variación en el número de copias en combinación con los cambios de aminoácidos que alteran la actividad de la quinasa es lo que afina los rasgos de latencia del grano en la cebada. Según los hallazgos, los distintos haplotipos MKK3 han evolucionado en todo el mundo en respuesta a los climas locales y las prácticas agrícolas. Por ejemplo, las variantes hiperactivas surgieron en el norte de Europa, donde se favoreció la cebada con baja latencia para la elaboración de malta y cerveza, mientras que los tipos más latentes persistieron en las regiones húmedas y propensas a los monzones del este de Asia para evitar el PHS. Aunque ciertos haplotipos MKK3 se han destacado regionalmente al mejorar la productividad y la calidad del grano para ciertos usos y en determinadas condiciones de cultivo, su complejidad genética plantea retos para los programas tradicionales de cruzamiento. Jørgensen y sus colaboradores señalan que esto ilustra el valor de los enfoques pangenómicos en la identificación de variantes que podrían, al introducirse en genotipos modernos, promover cultivos sostenibles y resistentes en condiciones climáticas cambiantes.