Las semillas permanecen en un estado latente, un bloqueo temporal de su germinación, siempre que las condiciones ambientales no sean ideales para la germinación. La profundidad de este sueño, que está influenciada por varios factores, es heredada de su madre, como investigadoresde la Universidad de Ginebra UNIGE, Suiza, había mostrado previamente. Hoy, revelan en la revista eLife cómo esta impronta materna se transmite a través de pequeños fragmentos de los llamados ARN 'interferentes', que inactivan ciertos genes. Los biólogos también revelan que un mecanismo similar permite transmitir otra impronta, la de las temperaturas presentes durante el desarrollo de la semillaCuanto más baja sea esta temperatura, mayor será el nivel de latencia de la semilla. Este mecanismo permite que la semilla optimice el tiempo de su germinación. La información se borra en el embrión germinado, de modo que la próxima generación pueda almacenar nuevos datos en suambiente.
La latencia se implementa durante el desarrollo de la semilla en la planta madre. Esta propiedad permite que las semillas germinen durante la estación apropiada, para evitar que todos los descendientes de una planta se desarrollen en el mismo lugar y compitan por recursos limitados, y para promover la dispersión de la planta.Las semillas también pierden su latencia en momentos variables. "Las subespecies de la misma planta pueden tener diferentes niveles de latencia dependiendo de las latitudes en las que se producen, y queríamos entender por qué", explica Luis López-Molina, profesor del Departamento.de Botánica y Biología Vegetal de la Facultad de Ciencias de la UNIGE.
El gen paterno está silenciado
Al igual que todos los organismos con reproducción sexual, la semilla recibe dos versiones de cada gen, un alelo materno y paterno, que pueden tener diferentes niveles de expresión. Los biólogos de UNIGE habían demostrado en 2016 que los niveles de latencia de Arabidopsis thaliana, un modeloEl organismo utilizado en los laboratorios, se hereda de la madre. De hecho, en la semilla, el nivel de expresión de un gen regulador de la latencia llamado alantoinasa ALN es el mismo que el del alelo materno. Esto implica que es el alelo materno deALN que se expresa principalmente, en detrimento del alelo paterno.
En el estudio actual, los investigadores muestran que esta impronta materna se transmite por un mecanismo epigenético, que influye en la expresión de ciertos genes sin alterar su secuencia. El alelo paterno de ALN está 'silenciado' por modificaciones bioquímicas llamadas metilaciones, que sonllevado a cabo en la región promotora del gen para inactivarlo.
"Estas metilaciones son en sí mismas el resultado de un proceso en el que están involucrados diferentes complejos enzimáticos y factoriales, así como pequeños fragmentos del llamado ARN 'interferente'. Este es un ejemplo único de impronta genómica, ya que está hecho enla ausencia de la enzima generalmente responsable de la metilación ", dice Mayumi Iwasaki, investigadora del grupo de Ginebra y la primera autora del artículo.
La huella del frío pasado evita que la semilla se despierte
Las condiciones ambientales presentes durante la formación de la semilla también dejan su huella, ya que su nivel de latencia aumenta con la disminución de las temperaturas. "Hemos descubierto que, en este caso, ambos alelos del gen ALN están fuertemente reprimidos en la semilla. Esto se debea un mecanismo epigenético similar, pero no todos los actores son iguales a los utilizados para silenciar el alelo paterno ", dice Luis López-Molina.
Esta impresión del frío permite que la semilla mantenga información sobre las temperaturas pasadas, para incluirlas en la elección del momento óptimo de germinación. Después de la germinación, el gen ALN se reactiva en el embrión. La memoria del fríoluego se borrará, permitiendo que los contadores se reinicien para la próxima generación.
"Estudiar cómo los factores maternos y ambientales provocan el despertar de las semillas latentes es de vital importancia para la agricultura, especialmente para evitar la germinación temprana en un ambiente sujeto al cambio climático", concluye Mayumi Iwasaki. Los riesgos ecológicos también son altos, porque el aumento de las temperaturas podríareducir la latencia del banco de semillas y, por lo tanto, modificar la distribución de especies de plantas bajo una latitud dada. Esto tendría múltiples consecuencias, tanto directas como indirectas, para las especies animales y vegetales nativas.
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Materiales proporcionado por Universidad de Ginebra . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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