Los recursos nucleares permiten a los investigadores estudiar la resistencia a las plagas en el maíz que podría ayudar a mantener proyectados 9 mil millones de la población global
Según las estimaciones, la población mundial actual es de más de 7.400 millones de personas y está creciendo a una tasa de 88 millones de personas por año. El desarrollo de variedades de maíz que sean resistentes a las plagas es vital para sostener la población mundial estimada de 9 mil millones de personas en 2050. Ahora, los investigadores de la Universidad de Missouri, utilizando métodos nucleares avanzados, han determinado los mecanismos de las plantas para combatir el gusano de la raíz occidental del maíz, Principal plaga que amenaza el crecimiento de la fuente vital de alimentos. Los científicos creen que el uso de los conocimientos adquiridos a partir de estos estudios de vanguardia podría ayudar a los cultivadores en el desarrollo de nuevas líneas resistentes de maíz y hacer avances significativos para resolver la escasez mundial de alimentos.
«El gusano de la raíz del maíz occidental es una plaga voraz», dijo Richard Ferrieri, profesor de investigación del MU Interdisciplinary Plant Group, e investigador del MU Reactor de Investigación (MURR). «Las larvas del gusano de la raíz eclosionan en el suelo a finales de la primavera e inmediatamente comienzan a alimentarse del sistema de raíces del cultivo. Los daños leves al sistema radicular pueden obstaculizar la absorción de agua y nutrientes, amenazando a la planta.
La cría de maíz que puede combatir estas plagas es una alternativa prometedora. Ferrieri y su equipo internacional de investigadores, incluidos científicos de la Universidad de Berna en Suiza, el Laboratorio Nacional de Brookhaven en Nueva York y el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, usaron radioisótopos para rastrear nutrientes esenciales y hormonas mientras se movían a través de plantas de maíz vivo. En una serie de pruebas, el equipo inyectó trazadores de radioisótopos en plantas de maíz sanas e infectadas con gusanos de la raíz.
«Por algún tiempo, hemos sabido que la auxina, una potente hormona vegetal, está involucrada en estimular el crecimiento de nuevas raíces», dijo Ferrieri. «Nuestro objetivo era seguir la biosíntesis y el movimiento de la auxina en plantas sanas y estresadas y determinar cómo contribuye a este proceso».
Al marcar la auxina con un trazador radiactivo, los investigadores pudieron usar una herramienta de diagnóstico por imágenes llamada tomografía de emisión de positrones, o PET, para «observar» el movimiento de la auxina en las raíces de las plantas vivas en tiempo real. Del mismo modo, se adjunta un trazador radiactivo a un aminoácido llamado glutamina que es importante en el control de la química auxina, y observó las vías de las plantas de maíz utilizados para el transporte de glutamina y cómo influyó en la biosíntesis auxina.
Los investigadores descubrieron que la auxina está estrechamente regulada en el nivel de tejido de la raíz donde se alimentan los gusanos de la raíz. El estudio también reveló que la biosíntesis de auxina es vital para el rebrote de raíces e implica vías bioquímicas altamente específicas que están influenciadas por la gusano de la raíz y provocadas por el metabolismo de la glutamina.
«Este trabajo ha revelado varias nuevas ideas sobre el rebrote de raíces en los cultivos que pueden defenderse de un ataque de gusano de raíz», dijo Ferrieri. «Nuestras observaciones sugieren que el mejoramiento de la utilización de glutamina podría ser un buen lugar para comenzar para los programas de mejoramiento de cultivos o para la ingeniería de maíz resistente a la gusano de la raíz para una creciente población mundial».
El trabajo de Ferrieri destaca las capacidades del MURR, un componente crucial para la investigación en la universidad por más de 40 años. Operando 6,5 días a la semana, 52 semanas al año, los científicos de todo el campus utilizan la instalación de 10 megavatios para no sólo proporcionar radioisótopos cruciales para los entornos clínicos a nivel mundial, sino también a los artefactos de fecha de carbono, mejorar las herramientas de diagnóstico médico y prevenir enfermedades. MURR también es el hogar de un ciclotrón PETrace que se utiliza para producir otros radioisótopos para diagnóstico por imágenes médicas.
El gusano de la raíz del maíz occidental se clasificó primero como una plaga del maíz en 1867. Su pariente verde, el gusano de la raíz del maíz del norte, fue clasificado como una plaga del maíz en Illinois y Missouri a finales de 1870.
Crédito: Joseph Spencer, Illinois Encuesta de Historia Natural
Fuente: Universidad de Missouri, Columbia.