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Cómo se deslizan los antiguos antepasados ​​del maíz en el cruce


Determinar cómo una especie se distingue de otra ha sido un tema de fascinación que se remonta a Charles Darwin. Una nueva investigación dirigida por Matthew Evans, de Carnegie, y publicada en Nature Communications, aclara el mecanismo que mantiene al maíz distinto de su antiguo pasto ancestral, el teosinte.


Carnegie Institution for Science


La especiación requiere aislamiento. A veces este aislamiento se ve facilitado por la geografía, como las cadenas montañosas o islas que dividen dos poblaciones e impiden que se crucen hasta que se conviertan en especies diferentes . Pero en otros casos, las barreras que separan las especies son factores fisiológicos que les impiden aparearse con éxito o producir descendencia viable.

«En las plantas, este aislamiento genético se puede mantener con características que impiden que el polen ‘masculino’ de una especie fertilice con éxito el pistilo ‘femenino’ de otra especie», explicó Evans.

Hace unos 9,000 años, el maíz , o maíz, fue domesticado de teosinte en el valle del río Balsas de México. Algunas poblaciones de las dos gramíneas son compatibles para la reproducción. Pero otros crecen en las mismas áreas y florecen al mismo tiempo, pero rara vez producen híbridos.

Se sabía que un grupo de genes llamados Tcb1-s es uno de los tres que confiere incompatibilidad entre estas poblaciones de maíz y teosinte que rara vez hibridan. A diferencia de los otros dos, se encuentra casi exclusivamente en teosinte salvaje. Contiene genes tanto masculinos como femeninos que codifican la capacidad del teocintle salvaje para rechazar el polen del maíz.

En plantas sexualmente compatibles, el polen, que es básicamente un vehículo de suministro de esperma, aterriza en el pistilo y forma un tubo que se alarga y penetra en el ovario, donde se fertiliza el óvulo. Pero eso no es lo que sucede cuando el polen de maíz cae sobre el pistilo, o la seda, de una planta de teosinte silvestre.

Evans y sus colegas, Carnegie’s Yongxian Lu (el primer autor), Samuel Hokin y Thomas Hartwig, junto con Jerry Kermicle de la Universidad de Wisconsin Madison, demostraron que el gen Tcb1-female codifica una proteína que es capaz de modificar las paredes celulares. Es probable que los tubos de polen del maíz sean menos elásticos y eviten que alcancen los huevos del teosinte. Cuando estos tubos no pueden estirarse hasta los huevos, no puede producirse la fertilización y no es posible obtener híbridos.

Lo que es más, porque el polen teosinte puede fertilizar en sí, los investigadores piensan que los genes que codifican Tcb1-masculinas una capacidad que permite que el teosinte polen para superar esta barrera de la construcción del tubo polínico.

«La mayoría de las plantas que dependen del viento y del agua, no de las aves o los insectos, para la polinización tienen una baja diversidad de especies», dijo Evans. «Pero no las hierbas, lo que hace que su historia evolutiva sea particularmente interesante».


Más información: Yongxian Lu et al, una pectina metilesterasa expresada en pistilo confiere incompatibilidad cruzada entre las cepas de Zea mays, Nature Communications (2019). DOI: 10.1038 / s41467-019-10259-0Información de la revista: Nature Communications


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