Reconfiguración de una ligasa E3 mejora la resiliencia al frío y el uso de fosfato en el maíz

Área de la Ciencia:

• Biología Vegetal
• Genética Molecular
• Ciencia Agrícola

Sus antecedentes:

• El estrés por frío inhibe el crecimiento de las plantas y la absorción de fosfato (Pi), disminuyendo el rendimiento de los cultivos y aumentando las necesidades de fertilizantes.
• Mejorar la tolerancia al frío y la eficiencia en el uso del fósforo (PUE) es vital para la agricultura sostenible.

Objetivo del estudio:

• Identificar reguladores centrales que vinculan la señalización del frío con la homeostasis del Pi en el maíz.
• Ingenierizar una mejora de la tolerancia al frío y la PUE en los cultivos.

Principales métodos:

• Se identificó la ADAPTACIÓN A LA LIMITACIÓN DE NITRÓGENO (NLA) como una ligasa de ubiquitina E3 que conecta la señalización del frío y la homeostasis del Pi.
• Se utilizó modelado estructural guiado por IA, acoplamiento de ligandos y edición genómica para crear una variante de NLA (nlaΔ12).
• Se llevaron a cabo ensayos de campo multianuales para evaluar la variante NLA modificada.

Principales resultados:

• El NLA regula la tolerancia al frío a través de la degradación de JAZ11 y reprime la absorción de Pi al dirigirse al transportador PT4.
• Una variante natural de PT4 (PT4(K267A)) mejora la absorción de Pi bajo estrés por frío.
• El alelo NLA modificado nlaΔ12 mejora la resiliencia al frío, la PUE y el rendimiento al mejorar selectivamente la señalización de jasmonatos.

Conclusiones:

• El NLA actúa como un módulo regulador SPX ajustable que integra señales ambientales y de nutrientes.
• El alelo nlaΔ12 proporciona un marco molecular para el desarrollo de cultivos resistentes al clima y eficientes en nutrientes.