Los investigadores, dirigidos por el Dr. Li Hongju del Instituto de Genética y Biología del Desarrollo (IGDB) de la Academia de Ciencias de China, han revelado que el gameto femenino en las plantas con flores controla la recuperación de la fertilización al secretar atrayentes del tubo polínico.
por la Academia China de Ciencias
Los investigadores, que exploraron por qué los óvulos continúan atrayendo los tubos polínicos después de una doble fertilización fallida, también proporcionaron pistas moleculares para la supervivencia de algunas especies de plantas después de la pérdida de células sinérgicas durante la evolución.
El estudio fue publicado en Cell el 18 de agosto.
La producción de semillas por fertilización es esencial para la reproducción de las plantas y el rendimiento de los cultivos de semillas. Ya en 1904, los botánicos observaron el interesante fenómeno de que más de un tubo polínico entraba en un óvulo. Se pensó que este proceso, llamado «recuperación de la fertilización», era causado por una falla en la fertilización. Se suponía que esta falla activaba la atracción de más tubos polínicos, rescatando así la fertilización al traer más espermatozoides . Sin embargo, no se explicó el mecanismo subyacente.
Generalmente, el saco embrionario de las plantas con flores (también conocidas como angiospermas) contiene dos células sinérgicas, dos gametos femeninos (es decir, un óvulo y una célula central) y tres células antípodas. En las últimas dos décadas, un creciente cuerpo de evidencia ha demostrado que las células sinérgicas desempeñan un papel fundamental en la secreción de atrayentes del tubo polínico, lo que facilita la fertilización exitosa. Los científicos habían propuesto que estas dos células sinérgicas le dieran a la planta una segunda oportunidad de restaurar la fertilización si la primera sinérgica no logra atraer un tubo polínico que contiene dos espermatozoides fértiles.
Sin embargo, una investigación reciente del grupo de LI ha demostrado que los óvulos de Arabidopsis thaliana, con sus dos células sinérgicas extraídas experimentalmente, aún pueden atraer los tubos polínicos y producir semillas. Esta observación sugirió la existencia de un mecanismo alternativo para la recuperación de la fertilización.
Un estudio anterior realizado por el grupo de Li y Yang Weicai sugirió que la célula central, como precursor del endospermo, también es fundamental para la atracción del tubo polínico. Para investigar si la célula central podría secretar un atrayente del tubo polínico, los investigadores midieron la actividad de atracción del tubo polínico de más de cien péptidos secretados expresados en la célula central. Finalmente descubrieron que dos de ellos, SALVAGER1 (SAL1) y SAL2, muestran actividad de atracción del tubo polínico y pueden unirse a la membrana plasmática del tubo polínico.
Curiosamente, encontraron que SAL1 y SAL2 localizados en la célula central se secretan en el micropilo y el funículo cuando las células sinérgicas son defectuosas o eliminadas por los tubos polínicos mutantes gcs1 , que transportan espermatozoides infértiles. Estos resultados sugieren que los SAL son nuevos tipos de atrayentes del tubo polínico .
Además, los mutantes knockout SAL1 y SAL2 perdieron la capacidad, controlada por los gametos femeninos, de restaurar la fertilización. Investigaciones posteriores revelaron redundancia funcional entre SAL1 y SAL2 y el sistema de atracción de células sinérgicas en la fertilización exitosa.
Además, un estudio similar realizado en Arabidopsis lyrata, una especie hermana de Arabidopsis thaliana, demostró la conservación evolutiva de las SAL secretadas por células centrales en el mecanismo de recuperación de la fertilización.
En resumen, los investigadores han descubierto un mecanismo de recuperación de la fertilización controlado por células centrales que es importante para garantizar el éxito de la reproducción.
Más información: Los atrayentes centrales producidos por células controlan la recuperación de la fertilización, Cell (2023). DOI: 10.1016/j.cell.2023.06.024
