Cualquiera que mire su tazón de ensalada o su jardín puede ver cuán diferentes pueden ser las formas de las hojas. Las hojas de espinaca, por ejemplo, tienen bordes lisos y son comparativamente simples, mientras que las hojas de perejil son profundamente muescas y complejas,aparentemente compuesto de muchas subunidades individuales. En un nuevo estudio publicado en Celda , los científicos del Instituto Max Planck para la Investigación de Fitomejoramiento en Colonia han determinado cómo los genes clave del desarrollo influyen en el crecimiento de las células para producir tales diferencias en la forma de la hoja. Con este conocimiento, los investigadores pudieron hacer berro de tallo, que generalmente produce un simplehojas, crecen hojas similares en complejidad a las del berro amargo peludo, una planta relacionada con hojas complejas.
Todas las hojas se desarrollan a partir de pequeños brotes, que consisten en unas pocas células. Los brotes siempre se ven iguales, sin importar el tipo de hoja que finalmente formen. No solo eso, sino que pueden surgir formas de hojas muy similares a partir de patrones de crecimiento muy diferentesEsto hizo que fuera aún más difícil identificar las vías responsables de la diversidad de las formas foliares naturales.
Los científicos utilizaron por primera vez imágenes avanzadas para comparar cómo genes reguladores particulares dirigían el crecimiento celular tanto en el berro de thale de la planta modelo Arabidopsis thaliana como en el berro amargo peludo de la planta relacionado Cardamine hirsuta. Luego, los informáticos combinaron los datos genéticos y microscópicospara ayudar a comprender cómo los genes producen forma.
Durante unas pocas horas después de la formación del brote, las hojas de ambas especies de plantas crecieron de manera similar. Un conjunto de reglas genéticas comunes a ambas especies hace que las células de crecimiento lento y rápido se alternen en posición a lo largo del borde de la hoja y esto permite quehojas para producir crecimientos repetidos. Sin embargo, las dos especies luego produjeron formas diferentes: el berro amargo peludo comenzó a desarrollar sus subunidades individuales llamadas hojuelas, mientras que el berro de tallo formó solo dientes poco profundos en el borde de la hoja.
Estas diferencias son causadas por dos genes reguladores que solo están activos en el berro amargo peludo. Uno de ellos, llamado RCO, localmente ralentiza el crecimiento celular alrededor de los crecimientos crecientes, lo que hace que se vuelvan mucho más profundos. El otro, STM, controla el crecimiento de manera más amplia., al ralentizar la maduración de las células y permitirles continuar el crecimiento direccional durante más tiempo, lo que da como resultado grandes hojuelas. Es la combinación de ambos efectos lo que conduce a una hoja compleja con sus subunidades.
Para probar sus ideas sobre la forma de la hoja, los investigadores luego activaron los genes RCO y STM en los momentos y lugares apropiados en un brote de hoja de berro de thale. Esto llevó al brote a formar una hoja compleja en lugar de su hoja simple habitual."Este fue un experimento gratificante", dice Tsiantis, "un poco como convertir las plumas de la cola de un gorrión en las de un pavo real". Nuestros resultados son significativos, ya que si bien hay mucha información sobre qué genes influyen en el desarrollo de diferentes plantas o plantas.animales, es mucho menos claro cómo esos genes modifican la cantidad, la dirección y la duración del crecimiento para producir las morfologías finales de diferentes especies ".
Los resultados preliminares de los investigadores de Colonia sugieren que, en determinadas circunstancias, las hojas complejas podrían utilizar el dióxido de carbono mejor que las hojas simples. Por lo tanto, transformar las hojas simples en complejas jugando con su crecimiento, podría aumentar el rendimiento de ciertos cultivos agrícolas"concluye Tsiantis.
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Materiales proporcionado por Instituto Max Planck para la Investigación del Fitomejoramiento . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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