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Arrojando luz sobre el crecimiento largo y corto de las plantas

Arrojando luz sobre el crecimiento largo y corto de las plantas
El crecimiento similar a un diente de león de Arabidopsis de tipo salvaje (izquierda) cambia a un patrón más parecido a la colza cuando los genes ATH1 y DELLA están mutados (derecha). Crédito: Centro John Innes

¿Qué mantiene a algunas plantas en cuclillas cerca del suelo mientras que otras, incluso aquellas que están estrechamente relacionadas, alcanzan los cielos?


por John Innes Center


Una nueva investigación que aborda la arquitectura y el hábito de crecimiento de las plantas ha proporcionado una respuesta a esta pregunta y puede ayudar al desarrollo de cultivos de mejor rendimiento.

La forma en que crecen las plantas a veces debe satisfacer necesidades contradictorias. Al crecer cerca del suelo, disminuye las posibilidades de ser pastoreo, pero esto presenta la necesidad de crecer rápidamente para permitir que las semillas se dispersen. Esto se puede observar en los dientes de león y en Arabidopsis, una especie modelo comúnmente utilizada para estudiar el desarrollo de las plantas.

La agricultura ha aprovechado la diversificación del hábito de crecimiento, por lo que observamos en las brassicas, por ejemplo, una rica y variada variedad de formas, desde el crecimiento en roseta comprimida de las coles hasta los contornos altos y alargados de cultivos como la colza .

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Este estudio realizado por investigadores del Centro John Innes revela los genes que controlan los cambios en el hábito de crecimiento.

Utilizando análisis genético , microscopía y una técnica llamada secuenciación ChIP, los investigadores encontraron que el crecimiento compacto está impuesto por dos tipos diferentes de genes, llamados ATH1 y DELLA, que funcionan en paralelo.

Para convertir un crecimiento compacto en un crecimiento alargado, es necesario desactivar ambos tipos de genes. Cuando está activo, cualquiera de ellos puede detener la actividad de genes bien conocidos que normalmente promueven el crecimiento alargado, por ejemplo, en respuesta a condiciones de luz .

El profesor Robert Sablowski, líder del grupo y autor correspondiente del estudio, dijo: «Es bien sabido que la forma en que crecen las plantas depende en gran medida del medio ambiente. Al mismo tiempo, cada especie de planta mantiene su forma reconocible . Sabemos un poco sobre cómo las respuestas al medio ambiente se integran con los mecanismos genéticos que dan a las plantas su forma básica, característica o morfología Gracias a este estudio, ahora entendemos cómo las respuestas al medio ambiente pueden modificarse en partes específicas de la planta para producir su forma característica.

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«Fue emocionante ver que un número relativamente pequeño de cambios genéticos puede convertir el hábito de crecimiento de la planta de uno como el repollo a uno como la colza. Queda por ver si cambios comparables explican las diferencias en el hábito de crecimiento que vemos en la naturaleza».

Se ha encontrado en el arroz un mecanismo similar de dos genes que se comportan de manera similar y afectan la elongación, lo que sugiere que podría ser un mecanismo común para controlar la arquitectura de las plantas.

Los genes que controlan la altura de las plantas son importantes en la agricultura con rasgos enanos que sustentan la fase altamente productiva de mediados del siglo XX conocida como la revolución verde. Los genes DELLA se han utilizado ampliamente en el mejoramiento de cultivos para mejorar el rendimiento y facilitar la cosecha.

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Un mejor conocimiento de los genes que regulan la altura de la planta puede conducir a formas más precisas de mejorar la forma de las plantas de cultivo .

A continuación, los investigadores planean comprender mejor cómo se regula ATH1 en sí.

«Si podemos alterar la ubicación o el momento en que ATH1 está activo, esto podría conducir a formas útiles de modificar la altura y la forma de las plantas», dice el primer autor, el Dr. Mahwish Ejaz.

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«Hemos demostrado que los genes ATH1 y DELLA previenen el crecimiento del tallo en parte al detener la actividad de los genes que hacen que los tallos se alarguen en respuesta a la luz. Pero esta no es toda la historia: hay muchos otros genes y procesos que regulan ATH1 y DELLA. para cambiar el hábito de crecimiento, la mayoría de los cuales permanecen sin estudiar «, agregó.



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