Los investigadores han identificado un nuevo mecanismo por el cual una proteína en la cebada favorece la fertilidad femenina y puede ayudar a garantizar el rendimiento futuro de los cultivos.
El profesor Matthew Tucker, de la Universidad de Adelaida y director interino del Instituto de Investigación Waite, dirigió un equipo que descubrió las funciones de la proteína MADS31 en la cebada y el trigo panificable para crear un entorno seguro para las semillas.
«Al igual que los bebés mamíferos, las semillas de cebada se producen mediante la fertilización de los gametos femeninos ubicados en lo profundo de los órganos reproductores», dice el profesor Tucker. – En la cebada, el órgano reproductor femenino se llama pistilo; Comienza a prepararse para la fecundación aproximadamente ocho semanas antes del día de la fecundación”.
Un estudio publicado en la revista Nature Plants descubrió que este proceso preparatorio produce una única célula germinal femenina, que se nutre de las células nucelares circundantes hasta la fecundación.
En las plantas, la línea germinal femenina está cubierta por varias capas de tejido esporofítico (somático), lo que proporciona múltiples fuentes de señales reguladoras para el desarrollo de la línea germinal. Las señales incluyen factores autónomos de las células que actúan solo en la línea germinal y vías no autónomas de las células que actúan desde el nucelo, el tegumento, el funículo y la vasculatura.
En términos de control local, el nucelo (del latín nucella , «nuez») es el tejido de corta duración en la porción central, o núcleo, del óvulo de las plantas con semillas que representa la fuente próxima de información somática para coordinar la progresión de la línea germinal. La nucela comienza a degenerarse inmediatamente después de la fecundación y así proporciona nutrientes al embrión joven y al endospermo en crecimiento, dejando una cavidad en la que crecen el embrión y el endospermo.
Aunque la nucela está presente en todos los óvulos de las angiospermas, su tamaño, morfología y desarrollo varían considerablemente entre especies. En la planta modelo Arabidopsis , por ejemplo, la nucela se secreta durante el crecimiento temprano del óvulo, pero se degrada rápidamente y ocupa sólo una pequeña porción del óvulo después de la meiosis, dejando lugar para los tegumentos que rodean inmediatamente el saco embrionario.
Por el contrario, los óvulos de cereales presentan un nucelo más grande y multicapa que rodea la línea germinal hasta la fertilización, lo que significa que los tegumentos no tienen conexión directa con el saco embrionario.
Anteriormente, los científicos han demostrado que la nucela de la cebada se puede diferenciar en dos zonas, la nucela interna y la nucela externa, en función de su posición relativa a la línea germinal, su morfología celular y la organización de la pared celular.
MADS31 es una proteína MADS-box de Bsis que se expresa predominantemente en la nucela interna.
«Descubrimos que MADS31 impide la expresión de los genes de las semillas en el óvulo hasta la fertilización, lo que permite a la planta madre crear un entorno favorable que ofrece a las semillas la mejor posibilidad de supervivencia», dijo el profesor Tucker. – Aunque muchos estudios se han centrado en el polen masculino dada su sensibilidad al estrés ambiental, este estudio arroja nueva luz sobre el lado femenino de la reproducción, a menudo pasado por alto. Para un desarrollo exitoso del grano se requiere una línea germinal masculina y femenina saludables”.
El investigador universitario y primer autor del artículo, el Dr. Xiujuan Yang, dijo que se sabe poco sobre los genes involucrados en la formación del tejido de cebada femenina.
«Los cultivos de cereales como la cebada y el trigo producen óvulos y semillas que son sustancialmente diferentes de los que se encuentran en ‘plantas de investigación’ modelo como Arabidopsis «, dijo el Dr. Yang. – Además, las plantas de cereales son más difíciles de estudiar en las primeras etapas de reproducción sexual, ya que sus órganos florales se encuentran en lo profundo de la planta. Esto hace que sea difícil encontrar hembras para mejorar la cosecha. El estudio también muestra que MADS31 se activa en las células que regulan el transporte de azúcar y aminoácidos al grano, y controla un conjunto secundario de genes que podrían ser el objetivo de estudios futuros para optimizar la formación y composición del grano, agregando valor a los programas de mejoramiento de granos. Los productores y cultivadores de cultivos australianos necesitan nueva genética para proteger los cultivos en un clima cambiante y mejorar los rendimientos en años en que las condiciones son óptimas».
Fuente: Universidad de Adelaida. Autor: Rhiannon Koch.
La fotografía muestra el desarrollo de la cebada desde el pistilo hasta el grano. Fuente: Universidad de Adelaida.
