EL ALGODÓN MODIFICADO UTILIZA SUSTANCIAS QUÍMICAS SUPRESORAS DE MALEZAS COMO NUTRIENTES

 

Texas A & M University

 

Un sistema de fertilización recientemente desarrollado proporcionará nutrición a los cultivos de algodón de ingeniería en todo el mundo y una dosis letal para las malezas que son cada vez más resistentes a los herbicidas, según un estudio de investigación de Texas A & M AgriLife.

El nuevo sistema aplica fosfito a los cultivos de algodón diseñados para expresar un determinado gen, un gen que hace que el algodón sea capaz de procesar el fosfito en la nutrición, mientras que el mismo compuesto suprime las malas hierbas que no pueden usarlo, dijeron los investigadores.

“Nuestros investigadores aquí en Texas A & M AgriLife han abordado un problema que les cuesta a los productores miles de millones de dólares”, dijo el Dr. Patrick Stover, vicerrector de agricultura y ciencias de la vida en Texas A & M en College Station y director interino de AgriLife Research. “Esta es una solución económica, respetuosa con el medio ambiente y sostenible.

Stover dijo que este es un descubrimiento emocionante y oportuno en el movimiento para adelantarse al problema actual de las malezas que evolucionan más rápido que los químicos y otros métodos desarrollados para controlarlos.

“Creemos que el sistema ptxD / phosphite que hemos desarrollado es una de las tecnologías más prometedoras de los últimos tiempos que puede ayudar a resolver muchos de los problemas biotecnológicos, agrícolas y ambientales que enfrentamos”, dijo el Dr. Keerti Rathore, un biotecnólogo de la planta de investigación AgriLife en College Station.

“La fertilización selectiva con fosfito permite el crecimiento sin obstáculos de las plantas de algodón que expresan el gen ptxD mientras suprimen las malas hierbas” es el título de un artículo de la revista Proceedings of the National Academy of Sciences que se publicará la semana del 4 de junio.

El fósforo es un elemento importante requerido por todos los seres vivos; la vida no es posible sin él. La mayoría de los organismos solo pueden utilizar fósforo en forma de ortofosfato.

“Hemos determinado que las plantas de algodón que expresan ptxD pueden utilizar fosfito como única fuente de fósforo, mientras que las malas hierbas no, por lo que es eficaz para suprimir el crecimiento de malezas “, dijo Rathore.

Las plantas transgénicas que expresan el gen bacteriano ptxD adquieren la capacidad de convertir el fosfito en ortofosfato, dijo. Tales plantas permiten un esquema de fertilización selectiva, basado en fosfito como única fuente de fósforo para el cultivo, al tiempo que ofrece una alternativa efectiva para suprimir el crecimiento de malezas que no pueden utilizar esta forma de fósforo “.

El equipo de investigación internacional dirigido por Rathore está compuesto por la Dra. Devendra Pandeya, la Dra. Madhusudhana Janga, el Dr. Muthu Bagavathiannan y LeAnne Campbell, todos con Texas A & M AgriLife en College Station. Otras son la Dra. Damar López-Arredondo y la Dra. Priscila Estrella-Hernandez en StelaGenomics Inc. y el Dr. Luis Herrera-Estrella en el Centro de Investigación y Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, todas en Irapuato, México.

Esta investigación fue financiada en parte por Cotton Inc. La resistencia a los herbicidas de Weed y el control de malezas son las preocupaciones No. 2 y No. 3 de los productores de algodón de EE. UU. Después de los costos de los insumos.

“Podemos y entregaremos para nuestros productores de algodón en Texas y más allá, en colaboración con Cotton Inc. y sus socios”, dijo el Dr. Bill McCutchen, director asociado ejecutivo de AgriLife Research en College Station.

Las malezas generalmente se manejan manualmente, mecánicamente o químicamente. Sin embargo, dijo, las opciones de control químico se están reduciendo rápidamente debido a un número creciente de malezas resistentes a los herbicidas en los campos de cultivo, con pocas alternativas en el horizonte.

“A lo largo de los años, ha quedado muy claro que se necesitan nuevas estrategias para controlar las malezas para mantener la producción agrícola y al mismo tiempo reducir nuestra dependencia de los herbicidas”, dijo Herrera-Estrella. “Existe una necesidad urgente de sistemas alternativos de supresión de malezas para mantener la productividad de los cultivos, mientras se reduce nuestra dependencia de los herbicidas y la labranza”.

Rathore, que ha estado investigando el mejoramiento genético del algodón por más de 20 años, dijo que la resistencia a los herbicidas en las malezas no es solo un problema de los EE. UU., Sino un desafío global para los productores de algodón, maíz y soja.

Tal desarrollo también aliviará algunas de las percepciones negativas asociadas con el uso de genes de resistencia a los herbicidas y la fuerte dependencia de los herbicidas, dijo.

Rathore también ha desarrollado plantas de algodón que producen niveles muy bajos de gossypol en las semillas para mejorar los aspectos de seguridad y nutrición de la semilla de algodón, pero al mismo tiempo mantener niveles normales de este químico en el follaje, partes florales, cáscara de cápsula y raíces para protección contra insectos y patógenos.

Anteriormente, publicó un informe que identificaba a ptxD como un gen marcador seleccionable para producir plantas de algodón transgénicas. El gen ptxD derivado de Pseudomonas stutzeri WM88 codifica una enzima que cambia el fosfito en ortofosfato, una forma metabolizable de fósforo, cuando se expresa en plantas transgénicas.

Es importante destacar que el sistema de ptxD / fosfito demostró ser altamente eficaz para inhibir el crecimiento de amaranto Palmer resistente al glifosato, dijo Rathore. La resistencia a las tecnologías actuales en esta hierba altamente nociva comenzó a aparecer en los campos hace unos 10-15 años.

“Los resultados presentados en nuestro documento demuestran claramente que el sistema ptxD / fosfito puede servir como un medio altamente eficaz para suprimir malezas en suelos naturales con bajo contenido de fósforo, incluidos los resistentes al herbicida glifosato, al tiempo que permite un mejor crecimiento del algodón que expresa ptxD plantas debido a la menor competencia de las malezas debilitadas “, dijo Rathore.

A diferencia de las malezas que adquieren resistencia a los herbicidas, dijo que es muy poco probable que las malas hierbas obtengan la capacidad de usar fosfito como fuente de fósforo.

“Para que una hierba adquiera la capacidad de utilizar fosfito, uno de sus genes de deshidrogenasa tendrá que someterse a una compleja serie de mutaciones múltiples en su secuencia de ADN; eso es poco probable que ocurra por mutaciones aleatorias que ocurren en todos los organismos”, dijo Rathore. .

Otro punto importante, dijo, se compara con el fosfato, el fosfito tiene una mayor solubilidad y una menor tendencia a unir los componentes del suelo. Por lo tanto, si se aplica en una formulación adecuada para evitar la lixiviación, se pueden usar cantidades menores sin sacrificar los rendimientos de los cultivos.

“Incluso si algún fosfito termina en arroyos y ríos y finalmente en lagos y el mar, las especies de algas serán incapaces de usarlo como fuente de fósforo, evitando así las floraciones de algas tóxicas que matan a los peces y otras criaturas en los cuerpos de agua”. Herrera-Estrella dijo.

Los estudios futuros se centrarán en probar los transformantes ptxD en los campos con bajo contenido de fósforo, así como en evaluar la utilidad del fosfito como un “herbicida exagerado”, dijo Rathore. Además, es necesario investigar el impacto a largo plazo del uso de fosfito como fuente de fósforo en la microflora del suelo en condiciones de campo.

 

 

Más información: Devendra Pandeya et al. La fertilización selectiva con fosfito permite el crecimiento sin impedimentos de las plantas de algodón que expresan el gen ptxD mientras suprimen las malas hierbas, Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias (2018). DOI: 10.1073 / pnas.1804862115

Información de: phys.org

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