En un artículo publicado en la revista Development , investigadores de la Escuela Superior de Agricultura Luiz de Queiroz de la Universidad de São Paulo (ESALQ-USP) en Brasil describen mecanismos relacionados con el desarrollo de la planta de tomate (Solanum lycopersicum) y señalan formas de crear nuevas tecnologías para mejorar el rendimiento del tomate.
por la FAPESP
Muchos procesos vegetales asociados con el desarrollo del fruto ocurren en el meristemo floral, una región rica en células madre. Las flores de la tomatera poseen un órgano masculino llamado androceo, compuesto principalmente por la antera y el polen, y un órgano femenino, o gineceo, con ovarios que contienen óvulos (óvulos) para la producción de semillas y frutos . Los óvulos fecundados maduran y se convierten en semillas, que son cubiertas por frutos. Un fruto es técnicamente un ovario maduro.
Según los investigadores, incluso en condiciones ideales de polinización y fecundación, la planta de tomate puede desarrollarse sólo si las vías mediadas por microARN (pequeñas moléculas de ARN que regulan la expresión genética ) y una hormona llamada giberelina interactúan correctamente para desencadenar el desarrollo inicial del ovario.
Hace casi una década, investigaciones previas del mismo grupo demostraron los efectos de un microARN llamado miR156 en la regulación del tamaño y la forma del meristemo floral del tomate. Se describieron dos vías genéticas : una implicada en el establecimiento inicial del ovario como fruto y la otra en la formación de semillas dentro del fruto.
«A lo largo del camino, nos dimos cuenta de que estos pequeños ARN podían interactuar con ciertas fitohormonas, que también son importantes para la formación y el establecimiento del ovario y su posterior desarrollo hasta convertirse en fruto. Una de estas fitohormonas es la giberelina, que promueve la floración del tomate en asociación con los microARN», explicó Fábio Tebaldi Silveira Nogueira, último autor del artículo. Nogueira es investigador del Laboratorio de Genética Molecular del Desarrollo Vegetal del Departamento de Ciencias Biológicas de la ESALQ-USP.
En su último estudio, los investigadores conectaron los dos conjuntos de hallazgos para mostrar por primera vez en la literatura que las vías genéticas reguladas por miR156 interactúan fuertemente con la giberelina cuando el ovario se forma en el meristemo floral.
Para comprender el proceso en detalle, analizaron el transcriptoma del tomate (todos los ARN expresados por los genes de la planta) y lo modificaron para producir cantidades grandes y pequeñas de la fitohormona y el microARN. Inicialmente, esto creó plantas transgénicas con mayor actividad de miR156. Estas se combinaron posteriormente con plantas mutantes que respondían fuertemente a la giberelina. Al combinar estas alteraciones en la misma planta, los investigadores descubrieron que el ovario no podía formar fruto.
Observamos que cuando estas dos vías se alteran y no pueden comunicarse entre sí (interactúan de forma deficiente o no interactúan en absoluto), el meristemo floral, que debería dar origen al ovario y al fruto, desarrolla estructuras amorfas que no forman las cavidades loculares donde deberían desarrollarse las semillas. De esta manera, describimos el control inicial del establecimiento de la formación del ovario en los meristemos florales del tomate, una etapa clave para que la planta produzca frutos posteriormente, explicó Nogueira.
Agregó que aun cuando las condiciones de polinización y fecundación sean ideales, el fruto no se formará a menos que el desarrollo inicial del ovario ocurra correctamente, con la interacción apropiada entre las vías de las giberelinas y los microARN.
Importancia económica
Aunque ya existe abundante información sólida en la literatura científica sobre la genética y la fisiología de los ovarios de las plantas, ésta es la primera descripción de la interacción entre microARN y giberelinas, especialmente en una planta tan económicamente importante como el tomate.
«Este conocimiento proporciona la base genética y fisiológica para manipular y aumentar el número de semillas en una fruta, con el fin de aumentar el rendimiento del cultivo e incluso modular el tamaño de la fruta», afirmó Nogueira. «Cabe recordar que las semillas son uno de los elementos más valiosos tanto en el tomate de mesa como en el de uso industrial».
Los investigadores ahora quieren descubrir si las otras vías de los microARN y las hormonas también interactúan e influyen de alguna manera en el desarrollo de las plantas, por ejemplo, incrementando el número y el tamaño de los frutos .
Más información: Leticia F. Ferigolo et al., Giberelina y genes SlSBP dirigidos por miRNA156 regulan sinérgicamente la determinación del meristemo floral del tomate y el patrón ovárico, Development (2023). DOI: 10.1242/dev.201961
