Surinder Chopra, derecha, profesor de genética del maíz, y Debamalya Chatterjee, investigadora postdoctoral en el laboratorio de Chopra, seleccionan plantas de maíz para experimentos. (Crédito: Penn State)
UNIVERSITY PARK, Pa. — Un equipo de investigación de la Facultad de Ciencias Agrícolas de Penn State recibió una subvención de casi $1 millón de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. (NSF) para financiar un proyecto novedoso que investiga los procesos moleculares y fisiológicos que apoyan el desarrollo del grano de maíz.
Los granos de maíz son una fuente mundial de alimentos, piensos para animales, biocombustibles, almidones/azúcares e ingredientes de muchos productos alimenticios. Con la subvención de 974.891 dólares, los investigadores pretenden comprender mejor los procesos de empaquetado del ADN en el núcleo celular necesarios para el desarrollo del endospermo.
El endospermo es una parte de la semilla que almacena azúcares, almidón y proteínas. Es un componente crítico de un grano de maíz saludable y es necesario para su desarrollo, según el líder del equipo Surinder Chopra, profesor de genética del maíz. Observó que el endospermo del grano de maíz está compuesto por varias capas de células funcionalmente únicas que apoyan el desarrollo del grano.
“Este proyecto investiga los procesos metabólicos de desarrollo en una de esas capas, la capa de transferencia del endospermo basal”, dijo, explicando que esta capa es responsable de mover los azúcares de la planta al endospermo.
El proyecto utilizará maíz. mutantes que tienen defectos en la capa de transferencia del endospermo basal asociados con una expresión aberrante de genes y metabolitos del ciclo del ácido tricarboxílico, señaló Chopra. “Aquellos tienen diversas funciones con efectos importantes en la fisiología y el estrés de las plantas”, dijo. “Por lo tanto, esta propuesta caracterizará los eventos regulatorios metabólicos y genéticos que se requieren para mantener la homeostasis celular (un equilibrio relativamente estable) durante el desarrollo de la capa de transferencia del endospermo basal”.
Las células de la capa de transferencia del endospermo basal están altamente especializadas y son cruciales para llenar el grano con nutrientes, señaló Debamalya Chatterjee, investigadora postdoctoral y coinvestigadora principal del proyecto. Añadió que el proyecto investigará los procesos biológicos necesarios para el desarrollo de estas células especializadas de la capa de transferencia del endospermo basal.
“El conocimiento obtenido de esta investigación podría aplicarse aún más para comprender el desarrollo de otras capas que sostienen el embrión y el endospermo del grano de maíz, así como otros granos de cereales de importancia económica”, dijo Chatterjee.
Chopra sugirió que los hallazgos del estudio pueden ayudar a proporcionar la base genética y epigenética de los procesos metabólicos necesarios para el desarrollo de un grano de maíz saludable, lo que podría contribuir a una mayor calidad y producción en el futuro. La epigenética estudia la situación en la que las funciones de los genes se modifican sin ningún cambio en sus secuencias de ADN, dijo Chopra, creando genes silenciosos cuyas características no se expresan en el organismo. Según los investigadores, una mejor comprensión de qué induce el silenciamiento de genes y cómo impactan en el organismo podría ayudar a fundamentar métodos para crear cultivos resistentes al estrés.
El proyecto utilizará instrumentos de vanguardia y experiencia disponibles a través de las instalaciones centrales de los Institutos Huck de Ciencias de la Vida de Penn State, incluida la colaboración con Neela Yennawar, directora de las instalaciones de Cristalografía de rayos X y Calorimetría biológica automatizada.
Además, los investigadores del laboratorio de Chopra trabajarán con Natasha Tirko, directora del Programa de Maestría en Biotecnología de los Institutos Huck, para organizar un programa para que los estudiantes de secundaria locales obtengan ejercicios prácticos de laboratorio y de campo para aprender sobre la herencia de los cultivos. rasgos. El programa, llamado Corn Summer Internships in Gene Silencing, brindará a los participantes la oportunidad de utilizar fenotipos de plantas (características observables resultantes de la interacción de las plantas con su entorno) para estudiar qué desencadena el silenciamiento de genes epigenéticos.
Estas actividades de divulgación se realizarán en colaboración con Caitlin Teti, directora y Carol-Beth Book, especialista en programas educativos de la Oficina de Divulgación Científica de Penn State. Este proyecto también involucrará a los profesores de la Universidad Estatal de Virginia, Sarah Witiak y Rafat Siddiqui, y sus estudiantes universitarios, quienes participarán en actividades de investigación y divulgación en Penn State.
–Jeff Mulhollem, Universidad de Pensilvania
