Nearly 40 percent of the world's arable land is too acidic to grow wheat, mainly because of high aluminum levels in the soil. But an Agricultural Research Service (ARS) geneticist hopes to make wheat more aluminum-tolerant by using a gene from rye, a cousin of wheat.

J. Perry Gustafson, at the ARS Plant Genetics Research Unit in Columbia, Mo., and cooperators discovered the Alt3 gene in rye several years ago. Alt3 makes rye tolerant to aluminum, which is usually found just below the topsoil. But then the researchers had to physically map the rye gene, so it can be transferred into wheat by marker-assisted selection and breeding.

To do that, the group turned to rice, because it is genetically similar to rye and wheat. Among these cereals, there is a high degree of genetic similarity--what scientists call synteny. A complete DNA sequence and gene map of rice has already been established. Since many of the genes in rye and rice are in the same order, finding exactly where the aluminum-tolerance candidate gene is in the rice genome may help researchers find its location in rye.

Gustafson's group was able to narrow the gene's location to a tiny region in rice, but it has not been able to utilize the rice DNA sequence to find the Alt3 gene in rye. The research, however, was not in vain. Gustafson found that rice is a great source of DNA markers that can be used to map the rye genome.

Rice has the possibility of being used to find many agronomically important genes in other cereals as well. Researchers may be able to use the rice DNA sequence information to identify genes in other cereals that can improve grain quality or naturally protect the crop against diseases.

The research has been published in the journal Theoretical and Applied Genetics.

ARS is the U.S. Department of Agriculture's chief scientific research agency.

Comprender el centeno y el arroz podría ayudar a los granjeros a mejorar el trigo

Servicio Noticiero del Servicio de Investigación Agrícola (ARS siglas en inglés)
Departamento de Agricultura (USDA siglas en inglés)
Marty Clark, (301) 504-1024, MartyClark@ars.usda.gov 
21 de marzo 2005

Casi 40 por ciento de los terrenos cultivables del mundo contienen demasiado ácido para cultivar trigo, principalmente por niveles altos de aluminio en el suelo. Pero un genetista con el Servicio de Investigación Agrícola (ARS) espera hacer el trigo más tolerante al aluminio con el uso de un gen del centeno, un primo del trigo.

J. Perry Gustafson, de la Unidad de Investigación de la Genética de Plantas mantenida por ARS en Columbia, Misurí, y colaboradores descubrieron el gen llamado Alt3 en el centeno hace varios años. Alt3 hace el centeno tolerante al aluminio, el cual se encuentra usualmente debajo de la capa superficial del suelo. Pero luego los investigadores tuvieron que mapear físicamente el gen de centeno para poder transferirlo al trigo por selección asistida por marcadores y cultivación.

Para hacer esto, el grupo usó el arroz, porque es genéticamente semejante al centeno y trigo. Entre estos cereales, hay un alto grado de semejanza genética - lo que los científicos llaman sintenia. Una secuencia completa del ADN y un mapa de arroz ya han sido establecidos. Ya que muchos de los genes en centeno y arroz se encuentran en el mismo orden, descubrir exactamente donde el gen de tolerancia para el aluminio se encuentra en el genoma del arroz podría ayudar a los investigadores a encontrar su sitio en el centeno.

El grupo pudo limitar el área donde se encuentra el gen a una región minúscula en el arroz, pero no han podido utilizar la secuencia ADN del arroz para encontrar el gen Alt3 en el centeno. Sin embargo, la investigación no ha sido en vano. Gustafson descubrió que el arroz es una buena fuente de marcadores ADN que pueden ser usados para mapear el genoma del centeno.

El arroz tiene la posibilidad de ser usado para encontrar muchos genes agronómicamente importantes en otros cereales. Los investigadores posiblemente podrían usar la información sobre la secuencia ADN del arroz para identificar genes en otros cereales que pueden mejorar la calidad del grano o naturalmente proteger la cosecha contra enfermedades.

La investigación fue publicada en la revista 'Theoretical and Applied Genetics' (Genética Teorética y Aplicada).

ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de EE.UU.