Biosíntesis del alcaloide alelopático gramina en la cebada por un reordenamiento oxidativo críptico

Área de la Ciencia:

• Bioquímica de las plantas
• La genética
• Ciencias de los cultivos

Sus antecedentes:

• La gramina es un alcaloide defensivo en hierbas como la cebada, que disuade a los insectos y reduce la palatabilidad para los rumiantes.
• El gen específico responsable de la biosíntesis de la gramina ha sido un misterio de larga data, lo que dificulta los esfuerzos de mejora de los cultivos.

Objetivo del estudio:

• Identificar y caracterizar el gen responsable de la producción de gramina.
• Permitir estrategias de mejoramiento específicas para los rasgos relacionados con la gramina en la cebada.

Principales métodos:

• Identificación genética y caracterización funcional de la citocromo P450 monooxigenasa CYP76M57 (AMIS).
• Reconstitución de la producción de gramina en sistemas heterólogos (Nicotiana benthamiana, Arabidopsis thaliana y Saccharomyces cerevisiae)
• Edición de genes (mediada por cas) en la cebada (Hordeum vulgare) para confirmar la función genética.

Principales resultados:

• Identificó el CYP76M57 (llamado AMIS) como el gen clave para la biosíntesis de la gramina.
• Función demostrada de AMIS en múltiples especies de plantas y levaduras.
• Se ha reconstituido y eliminado con éxito la producción de gramina en la cebada mediante la edición de genes.
• Elucidado un nuevo mecanismo de reordenamiento oxidativo en la formación de gramina.

Conclusiones:

• Ahora se entiende la base genética de la formación de gramina.
• Este descubrimiento proporciona una herramienta poderosa para la cría de cebada y otras hierbas con rasgos optimizados ligados a la gramina.