Los científicos de la Universidad de Birmingham Reino Unido han creado una planta que rechaza su propio polen o el polen de parientes cercanos, según una investigación publicada en la revista Ciencia
La autopolinización o 'selfing' puede ser perjudicial para una planta que da como resultado la endogamia y una descendencia menos saludable. Este avance podría utilizarse para producir cultivos más fuertes y resistentes más rápido y a menor costo; un nuevo enfoque en la búsqueda de una seguridad yabundante suministro de alimentos.
El equipo tomó la planta autofértil thale cress - Arabidopsis thaliana - un pariente de coles, coliflores y colza, y lo hizo autoincompatible por la transferencia de solo dos genes de las amapolas que permiten a la planta receptora reconocer y rechazar su propio polen mientras permite la polinización cruzada. Tal conversión deuna planta de autoconexión a una autoincompatible ha sido un objetivo a largo plazo de la investigación de autoincompatibilidad.
La anatomía básica de la mayoría de las flores significa que el polen masculino se produce al lado de los órganos reproductores femeninos que corren el riesgo real de autopolinización, en lugar de recibir el polen de una flor diferente transportada por el viento o un insecto.En el estigma de una planta con flores, el polen germina y desarrolla un tubo de polen que crece a través del estigma y otros tejidos femeninos y luego ingresa al ovario de la planta para afectar la fertilización. Si esto implica el polen propio, da como resultado la endogamia, lo que puede dar como resultado unareducción del acervo genético y la descendencia insalubre. El equipo de Birmingham ha realizado grandes avances en los últimos años en la comprensión de los mecanismos por los cuales la adormidera en el campo, Papaver rhoeas , evita esto
Dos proteínas de autoincompatibilidad SI desempeñan un papel central: un "receptor", PrpS, producido por el polen y una proteína señal llamada PrsS producida por el estigma. Las plantas tienen sus identidades especificadas por la versión exactade PrpS y PrsS que producen. De esta manera, las flores pueden reconocer que están interactuando con "sí mismos" a través de la interacción PrpS / PrsS, que desencadena varias señales químicas que causan la inhibición del polen que involucra un mecanismo llamado "muerte celular programada".en el polen incompatible que se les dice que se suiciden antes de que germinen y comiencen a extender su tubo de polen. Por el contrario, si el polen y el estigma están expresando genes SI no coincidentes, el "auto" reconocimiento no ocurre y la polinización es exitosa.
El equipo de investigación había transferido previamente el gen PrpS de polen de la amapola de campo a Arabidopsis thaliana, que es autofértil. Cuando los granos de polen que expresan PrpS se expusieron a proteínas PrsS recombinantes femeninas, se produjo un reconocimiento específico de SI, lo que dio lugar a un auto-reacción de incompatibilidad con las características distintivas de las observadas en las amapolas.
Este último hallazgo, publicado en la revista ciencia , fue un paso más allá al poner el gen PrsS femenino de la amapola en Arabidopsis thaliana plantas y muestra que este gen se expresa en A. thaliana pistilos y funciones para rechazar el polen "propio" correspondiente. Luego lo demostraron Arabidopsis thaliana las plantas que coexpresan tanto el polen como los genes del estigma SI exhiben un rechazo completo del autopolen. Esto demuestra por primera vez que solo estos dos genes SI de la amapola son suficientes para establecer una autoincompatibilidad robusta en un autocompatible altamente divergenteespecie que está a más de 100 millones de años en distancia evolutiva.
La profesora Noni Franklin-Tong, de la Facultad de Biociencias de la Universidad de Birmingham, y autora principal del estudio dijo: "Este es un logro importante, ya que ha sido un objetivo esquivo e importante de los científicos de plantas durante décadas. A menudose nos preguntó por qué estábamos trabajando en la adormidera, que no está relacionada con ninguna planta de cultivo, porque se suponía que habría que usar genes estrechamente relacionados de parientes de plantas de cultivo para lograr esto. Ahora podemos decir que nuestra persistencia ha valido la penaNuestros hallazgos abren preguntas sobre cómo han evolucionado las redes de señalización de plantas, ya que sugiere que al poner estos dos genes que actúan como cerradura y llave, podemos obtener otra ruta de señalización y un resultado fisiológico que se especificará ''.
Este estudio representa un avance importante en la búsqueda de utilizar sistemas de autoincompatibilidad como un medio alternativo potencial para criar plantas híbridas, plantas cuyo 'vigor híbrido' les da mejores rendimientos y fuerza que sus padres. Profesor Chris Franklin, co-El autor del estudio, de la Facultad de Biociencias de la Universidad de Birmingham, dijo: `` Esto representa la culminación de décadas de investigación sobre los determinantes S de autocompatibilidad con la esperanza de que eventualmente puedan transferirse a los cultivos para facilitar la cría de híbridos F1.Esta investigación puede proporcionar un mecanismo natural para producir plantas híbridas. Ser capaz de activar o desactivar el control de autopolinización de una planta podría ser un gran impulso para los fitomejoradores y hacer que sea mucho más fácil y económico producir plantas y semillas híbridas superiores con mayor facilidad ''.
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Materiales proporcionados por Universidad de Birmingham . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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