Genes ERECTA y sus ligandos regulan la arquitectura del brote y la inflorescencia en el maíz

Área de la Ciencia:

• Biología Vegetal
• Genética
• Ciencia Agrícola

Sus antecedentes:

• Los rasgos de rendimiento del maíz están relacionados con la actividad del meristemo regulada por las señales de péptidos relacionados con CLAVATA3/EMBRYO SURROUNDING REGION (CLE) y los receptores CLAVATA (CLV) dentro de la vía CLAVATA-WUSCHEL (CLV-WUS).
• No se comprenden bien las vías de señalización adicionales que rigen el desarrollo del meristemo del maíz.

Objetivo del estudio:

• Identificar nuevos reguladores de la actividad del meristemo del maíz, la arquitectura de la planta y el desarrollo de la espiga.
• Investigar los roles de los receptores tipo ZmERECTA (ZmER) y los péptidos similares al factor de patrón epidérmico (ZmEPFL) en el desarrollo del maíz.
• Explorar el potencial de estos objetivos genéticos para mejorar el rendimiento del maíz.

Principales métodos:

• Identificación y caracterización de tres quinasas receptoras: ZmERECTA1 (ZmER1), ZmER2 y ZmER1-like (ZmERL), y sus ligandos, los péptidos ZmEPFL.
• Análisis de fenotipos mutantes, incluida la arquitectura, el tamaño del meristemo de la inflorescencia (IM) y el número de hileras de granos (KRN).
• Investigación de interacciones genéticas, incluida la unión de ZmER1 a péptidos EPFL y el efecto de ZmWUS1 en los fenotipos mutantes de Zmer.

Principales resultados:

• Los receptores ZmER, en particular ZmER1, y los péptidos ZmEPFL se identificaron como reguladores críticos que actúan de forma redundante en la actividad del meristemo del maíz, la arquitectura de la planta y el desarrollo de la espiga.
• Las mutaciones en los genes ZmER provocaron una arquitectura compacta, IMs agrandados y un aumento de KRN, con fenotipos exacerbados en mutantes de orden superior.
• ZmER1 se une específicamente a cinco péptidos EPFL, y la regulación al alza de ZmWUS1 en mutantes de Zmer sugiere una interacción de vías, y las mutaciones de Zmwus1 suprimen parcialmente los IMs agrandados.

Conclusiones:

• El estudio dilucida el papel crucial de la vía de señalización ER-EPFL en el desarrollo del meristemo y la arquitectura del maíz.
• Se generaron alelos débiles de ZmER1, que exhibieron rasgos de rendimiento mejorados como ángulos de hoja reducidos y KRN aumentado.
• Estos hallazgos proporcionan objetivos genéticos valiosos para la mejora de variedades de maíz de mayor rendimiento mediante la optimización de la arquitectura de la planta y la espiga.