La cebada posee una inflorescencia de tipo «espiga» indeterminada que forma estructuras florales básicas, llamadas espiguillas, en un patrón dístico a lo largo de su eje central (denominado raquis). Cada nudo del raquis en la espiga de cebada produce tres espiguillas (una central y dos laterales).
por el Instituto Leibniz de Genética Vegetal e Investigación de Plantas de Cultivo
El final de la iniciación de los primordios de las espiguillas a lo largo del raquis marca la etapa de máximo potencial de rendimiento. Posteriormente, el domo del meristemo de la inflorescencia comienza a colapsar, seguido de una degeneración basípeta gradual de los primordios de las espiguillas y las espiguillas hasta que se alcanza una posición específica a lo largo de la espiga.
«Demostramos que hasta el 50% de los primordios florales iniciados se abortan antes de la antesis, lo que representa un potencial de rendimiento sin explotar», dice el Prof. Dr. Thorsten Schnurbusch, jefe del grupo de investigación Plant Architecture de IPK. «Comprender los fundamentos moleculares del PTD de espiga puede ayudar a mejorar el rendimiento de grano en los cereales«.
Un estudio sobre este tema se publica en The Plant Cell .
Debido a su naturaleza cuantitativa y sensibilidad ambiental, la DPT de la inflorescencia constituye un mecanismo complejo que afecta el número final de granos. Este mecanismo parece ser predecible y heredable, consistente con un programa de desarrollo.
La fotosíntesis, el enverdecimiento de las espiguillas inmaduras y el metabolismo energético parecen contribuir significativamente al crecimiento y la diferenciación adecuados de las espiguillas, y se restringieron a las partes basales y centrales de las espigas. Los investigadores descubrieron, sin embargo, que la región del pico apical en degeneración sufre un agotamiento de azúcar y aminoácidos junto con una biosíntesis y señalización mejoradas del ácido abscísico.
«Además, validamos funcionalmente uno de los genes del factor de transcripción expresado apicalmente, la cebada GRASSY TILLERS1 (HvGT1), un ortólogo del maíz GT1, como represor del crecimiento del desarrollo de las espiguillas apicales», enfatiza Nandhakumar Shanmugaraj, primer autor del estudio.
Los mutantes Hvgt1 dirigidos al sitio en la cebada retrasaron la aparición de la espiguilla PTD y produjeron órganos apicales más diferenciados, lo que dio como resultado espiguillas/flósculos significativamente más fértiles y un mayor número final de espiguillas. «Este es el primer informe sobre los fundamentos moleculares del PTD de la inflorescencia de la cebada; sin embargo, aquí no solo proporcionamos un marco molecular para la cebada, sino también para los cereales relacionados de la tribu Triticeae (p. ej., trigo, centeno)», agregó Shanmugaraj.
«Creemos que la elucidación molecular de la PTD en la cebada también estimulará las direcciones de investigación futuras sobre la evolución de genes relacionados con la supresión del crecimiento en otras plantas más allá de las especies de cultivos», dice el Prof. Dr. Thorsten Schnurbusch. Dado que la cebada se encuentra entre los cultivos de cereales más importantes del mundo, explotar mejor su potencial de rendimiento máximo puede contribuir a la seguridad alimentaria mundial y, por lo tanto, ayudar directamente a luchar contra las amenazas de hambre impuestas por el cambio climático y los desastres naturales o de guerra.
Más información: Nandhakumar Shanmugaraj et al, Regulación multicapa de la degeneración de la punta de la preantesis programada por el desarrollo de la inflorescencia de la cebada, The Plant Cell (2023). DOI: 10.1093/plcell/koad164
