Vicente Balanzà, Cristina Ferrándiz e Irene Martínez-Fernández Investigadores del Instituto
de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP), centro mixto de la
Universitat Politècnica de València y el CSIC, han descubierto el mecanismo
molecular que controla el momento en el que las plantas anuales (monocárpicas)
mueren una vez han cumplido su ciclo reproductivo. Los resultados del trabajo
han sido publicados en la revista Nature
Communications.
Según su estrategia
reproductiva, las plantas se pueden dividir en policárpicas (que son aquellas
que florecen y producen semillas varias veces a lo largo de su ciclo de vida,
como los cítricos) y monocárpicas (que se caracterizan por un único episodio
reproductivo antes de la muerte). En este grupo, se sitúan el trigo, la cebada,
los guisantes y las judías, todas ellas con alto interés agronómico.
Muchos
más frutos antes de parar el crecimiento
Cristina Ferrándiz,
investigadora del IBMCP, explica que “en las plantas monocárpicas, la actividad
de los meristemos, las células responsables del crecimiento vegetal, se detiene
coordinadamente después de la producción de un número determinado de frutos.
Este proceso se denomina parada global de la proliferación (GPA por sus siglas
en inglés) y precede a la muerte de la planta. Se piensa que esta estrategia
sirve para optimizar la asignación de los recursos disponibles para la
producción de semillas, pero se desconocían los mecanismos moleculares que
desencadenaban el proceso”.
Los investigadores del IBMCP
han identificado mutantes de la planta modelo Arabidopsis thaliana que mostraban retraso en el GPA, es decir, que
producían muchos más frutos antes de parar su crecimiento y entrar en
senescencia. “Hemos descubierto que un gen relacionado con la floración y el
desarrollo de los frutos, el gen Fruitfull, tiene un papel clave en la parada
global de la proliferación ya que, cuando no se expresa, el GPA se retrasa y la
producción de frutos aumenta”, aclara Ferrándiz.
Identificado
el mecanismo molecular
El gen Fruitfull afecta
directa y negativamente la expresión del gen Apetala2 en el meristemo apical
del tallo, a partir del cual se originan las flores y los frutos, y
consecuentemente a la expresión del gen Wuschel, esencial para el mantener
activo el meristemo. En ausencia de Fruitfull o cuando aumenta la actividad de Apetala2,
la vida de la planta y su fase productiva se alargan. “Hemos identificado un
mecanismo molecular que regula cuándo se produce el GPA en Arabidopsis en función de su edad, y por tanto la duración de la
fase reproductiva de la planta, de su ciclo vital y la producción total de
frutos”, concluye Ferrándiz.
Los resultados de este
trabajo, en el que también han participado la Universidad de California
(EE.UU.) y la Wageningen University and Research (Países Bajos), podrían servir
para alargar la vida y aumentar significativamente la producción de cultivos de
interés agronómico como la mayoría de especies de leguminosas o cereales, ya
que estos genes están presentes y parecen actuar de un modo similar en estas
especies. El grupo de investigación del IBMCP ya está trabajando en desarrollar
estas potenciales aplicaciones biotecnológica con resultados preliminares
prometedores.
Vicente Balanzà, Irene Martínez-Fernández, Shusei Sato, Martin F
Yanofsky, Kerstin Kaufmann, Gerco C Angenent, Marian Bemer y Cristina
Ferrándiz.
Genetic control of meristem arrest and life span in
Arabidopsis by a FRUITFULL APETALA2 pathway. Nature
Communications. DOI: 10.1038/s41467-018-03067-5.
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