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De los arrozales a los genes: ¿Cómo utilizar caracteres cuantitativos para mejorar el rendimiento de los cultivos?
Mientras el mundo enfrenta la amenaza del crecimiento demográfico y el cambio climático, aumentar el rendimiento de los cultivos se ha convertido en un objetivo urgente de la investigación agrícola. Los rasgos complejos, fenotipos controlados por múltiples genes, son importantes para comprender cómo responden los cultivos a los cambios ambientales y, por lo tanto, mejorar el rendimiento. Este artículo explorará cómo abordar este desafío mediante la cuantificación de rasgos.
Descripción general de los rasgos complejosLos rasgos complejos también se denominan rasgos poligénicos y generalmente se ven afectados por múltiples genes y factores ambientales. Por ejemplo, el rendimiento y el color de los cultivos son características complejas y la expresión de estas características a menudo muestra cambios continuos. A diferencia de las leyes mendelianas de la herencia, estos rasgos no pueden explicarse mediante la transmisión de un solo gen.
La gran mayoría de los rasgos son rasgos complejos y cubren todos los aspectos de los cultivos.
Análisis de rasgos cuantitativos
En la investigación, el análisis cuantitativo de rasgos se utiliza ampliamente para explorar cómo los genes afectan el rendimiento de los cultivos. Estos rasgos se pueden dividir en las siguientes categorías:
1. Rasgos cuantitativos Los rasgos cuantitativos a menudo pueden evaluarse como valores continuos y están influenciados por múltiples genes. Por ejemplo, el número de granos de arroz o el rendimiento del maíz son ambos caracteres cuantitativos, y estos cultivos exhiben rendimientos diferentes debido a influencias genéticas y ambientales. Al analizar estos rasgos, los investigadores pueden comprender cómo interactúan los genes para mejorar el rendimiento de los cultivos.2. Características definitorias
En comparación con los rasgos cuantitativos, los rasgos finitos se expresan como números enteros, como el número de huevos que pone una gallina por semana. Este rasgo tiene una respuesta adaptativa más significativa al medio ambiente. Al analizar su comportamiento en diferentes ambientes, los científicos pueden comprender los factores clave del crecimiento de los cultivos.
3. Rasgos de umbral Los rasgos umbral son rasgos relacionados con las condiciones de salud, como la aparición de una enfermedad. Estos rasgos suelen estar impulsados por múltiples factores genéticos y ambientales. Por ejemplo, el desarrollo de la diabetes suele estar influenciado por muchos genes y puede variar con los cambios en el estilo de vida.Métodos para encontrar rasgos complejos
Los investigadores utilizaron una variedad de métodos para encontrar genes asociados con los rasgos cuantificados. Estos son los métodos principales: 1. Estudios de gemelosLos estudios de gemelos analizan los efectos de los factores ambientales sobre las características de los cultivos observando el desempeño de gemelos monocigóticos (genes idénticos) y gemelos dicigóticos (genes diferentes). Este método puede identificar eficazmente la heredabilidad de varios rasgos.
2. Mapeo de loci de rasgos cuantitativos (QTL)
El mapeo QTL es una técnica para analizar la asociación entre genes y rasgos. Al genotipar un grupo de genotipos de cultivos que se comportan de manera diferente y comparar sus fenotipos, los investigadores pueden identificar regiones genéticas que pueden influir en rasgos específicos. Aunque este proceso es complejo, revela la tecnología clave para aumentar el rendimiento de los cultivos.3. Estudio de asociación del genoma completo (GWAS) Los GWAS detectan variaciones en todos los loci genéticos comparando una población que expresa un rasgo específico con una población que no tiene ese rasgo. Este enfoque no sólo ayuda a identificar variantes genéticas, sino que también comprende el papel de los factores ambientales en el rendimiento de los cultivos.El mapeo de QTL puede identificar regiones genéticas y guiar el enfoque de investigaciones futuras.
Exploración de la estructura de organización genética
La organización genética es el proceso de comprender todos los factores genéticos que influyen en un rasgo particular. Al construir modelos matemáticos y análisis estadísticos, los investigadores pueden obtener una comprensión más profunda de cómo funcionan múltiples genes juntos y evaluar simultáneamente los efectos de los genes en diferentes entornos.ConclusiónEl estudio de rasgos complejos revela la complejidad de la interacción entre los genes y el medio ambiente.
Si bien investigaciones exhaustivas han revelado muchos genes y sus interacciones que influyen en el rendimiento de los cultivos, aún quedan muchos desafíos, en particular a la hora de determinar cómo estos genes afectan específicamente el rendimiento. Dado que la necesidad mundial de aumentar la producción de alimentos se hace cada vez más urgente, ¿podemos encontrar formas más eficaces de explotar estas características complejas para mejorar el rendimiento de los cultivos?
