Hace unos 500 millones de años, cuando nuestros continentes estaban conectados en una sola masa terrestre y la mayoría de la vida existía bajo el agua, los hornworts Anthoceros fueron uno de los primeros grupos de plantas en colonizar la tierra. Un equipo internacional dirigido por la Universidad de ZúrichUZH y el Instituto Boyce Thompson ahora han secuenciado tres genomas de hornwort, proporcionando información sobre la genética subyacente a la biología única del grupo, un representante existente de las primeras plantas terrestres.
El equipo de investigación comenzó el proyecto en 2011. "Nos tomó tres años descubrir cómo se puede cultivar hornworts e impulsarlo a través de su ciclo de vida sexual en condiciones de laboratorio, y otros tres años para ensamblar y anotar adecuadamente su genoma", dicePéter Szövényi, investigador de la UZH y último autor del artículo.
Mayor rendimiento del cultivo con menos fertilizante
Uno de los objetivos de los investigadores era encontrar genes que desempeñen un papel en el método de los hornworts para concentrar dióxido de carbono dentro de los cloroplastos, lo que aumenta la capacidad de las plantas para producir azúcar, lo que aumenta el rendimiento. Los hornworts son únicos entre las plantas terrestres en esta capacidad., pero algunas especies de algas comparten el rasgo. Los investigadores compararon los genomas del hornwort con los de las algas y encontraron un gen, LCIB, que es compartido por los dos grupos de plantas pero no con otras plantas terrestres ".el mecanismo podría instalarse en plantas de cultivo, luego podrían crecer más con la misma cantidad de fertilizante ", explica el primer autor Fay-Wei Li, biólogo de plantas del Instituto Boyce Thompson y la Universidad de Cornell.
Simbiosis con bacterias para adquirir nitrógeno
Además, los hornworts viven en simbiosis con hongos y cianobacterias que proporcionan fósforo y nitrógeno a la planta. Los investigadores también identificaron 40 genes que pueden promover la fuente de nitrógeno del hornworts, que proviene de una relación interdependiente con las cianobacterias, una característica única en"Si esta capacidad de hornworts se puede transferir a las plantas de cultivo, se podrían ahorrar muchas toneladas de fertilizante nitrogenado", dice Szövényi. Tal reducción de fertilizante podría beneficiar al medio ambiente, ya que el exceso de nitrógeno agrícola con frecuencia ingresa a las vías fluviales, donde puedecausar floraciones de algas mortales. Szövényi y Li ya están trabajando en un proyecto para comprender el mecanismo genético que subyace a la interacción simbiótica planta-cianobacteria.
Iluminando el origen de las plantas terrestres
La investigación también arrojó luz sobre la evolución de las primeras plantas terrestres. Sin estomas, la mayoría de las plantas no pueden absorber dióxido de carbono y prosperar en el ambiente terrestre. Por lo tanto, los estomas representan una innovación clave en la colonización del ambiente terrestre. Sin embargo, hasta ahorase desconocía si los estomas han evolucionado una vez o potencialmente varias veces de forma independiente en las plantas terrestres. Hornworts poseen estomas durante su fase de producción de esporas. "Encontramos que el juego de herramientas genéticas básicas que rige el desarrollo del estoma en las plantas con flores se comparte con hornworts", explica Szövényi.Este hallazgo es consistente con la hipótesis de que los estomas han evolucionado solo una vez en el ancestro común más reciente de las plantas terrestres.
Hornworts, hepáticas y musgos estuvieron entre las primeras plantas en colonizar la tierra, pero la forma en que se relacionaron los tres grupos no había sido clara anteriormente ". Nuestra investigación muestra claramente que los hornworts, hepáticas y musgos están más estrechamente relacionados entre sí que ellos mismos".son para las plantas vasculares. También mostramos que las hepáticas y los musgos están más estrechamente relacionados entre sí que con los hornworts ", dice Fay-Wei Li.
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Materiales proporcionado por Universidad de Zurich . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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