La alfalfa (Medicago sativa), comúnmente llamada el «Rey de la hierba», es una leguminosa cultivada en muchas partes del mundo como fuente de forraje para animales.
por KeAi Communications Co., Ltd.
Es apreciado en la industria forrajera por su alto contenido de proteína y rendimiento de biomasa. Recientemente, la proteína de alfalfa ha encontrado aplicaciones en la acuicultura, la industria de alimentos para mascotas y la dieta humana. Además, se considera un cultivo beneficioso para el medio ambiente, con impactos positivos en la biodiversidad y la conservación del nitrógeno del suelo.
La alfalfa produce dos tipos de semillas , duras y no duras, sin diferencias visibles obvias. Desafortunadamente, las semillas duras no se pueden evitar y representan un desafío importante desde el punto de vista económico. Las semillas duras tienen poco valor ya que exacerban la germinación lenta, el establecimiento no uniforme de las plántulas, el aumento de la competencia de malezas y la falla de la germinación.
La latencia de la semilla, la germinación retrasada después de la embriogénesis, tiene múltiples categorías de latencia. De estos, se sospecha que la latencia fisiológica (PD) mediada por hormonas, la semilla dura para la latencia física (PD) y la latencia combinatoria (PY+PD) tienen un papel en la germinación de semillas de alfalfa .
En particular, hay una escasez de investigación sobre semillas duras en leguminosas y, hasta hace poco, se pensaba que la latencia en la alfalfa solo incluía el tipo PY. Ahora, científicos de la Facultad de Ciencia y Tecnología de Pastizales de la Universidad Agrícola de China, dirigidos por el profesor asociado Shangang Jia, han encontrado el patrón PY+PD en esta especie de leguminosa a través de la tecnología de imágenes multiespectrales (MSI) combinada con plataformas ‘multiómicas’.
Su estudio fue publicado en The Crop Journal .
Al explicar su motivación para llevar a cabo esta investigación, el Dr. Jia dice: «Estudiar la latencia en semillas de alfalfa duras y no duras es problemático. Hacer una investigación comparativa sumergiendo las semillas en agua, una técnica llamada imbibición, lleva mucho tiempo y provoca -semillas difíciles de germinar. Necesitábamos un enfoque preciso, no destructivo y de alto rendimiento para obtener información más profunda».
Al combinar MSI con plataformas multiómicas (transcriptómica, metabolómica y metilómica), el equipo desarrolló una técnica de alto rendimiento para identificar semillas, comparar el patrón de latencia y observar diferencias en fisiología, metabolismo y expresión génica en semillas duras y no duras . semillas duras.
«La técnica pudo identificar con éxito semillas de alfalfa duras con una alta precisión, de hasta el 100%. Además, los análisis transcriptómicos, metabolómicos y metilómicos revelaron que las respuestas del ácido abscísico (ABA) desempeñaron un papel clave en las semillas de alfalfa duras», añade Jia.
ABA, una hormona que induce la latencia, actúa como una pastilla para dormir que mantiene las semillas en un estado latente. Además, el equilibrio de ABA y otras hormonas como el ácido indol acético (IAA) y el ácido jasmónico (JA) también rigen el grado de latencia de la semilla. En comparación con las semillas no duras, las semillas duras se enriquecieron en antioxidantes y flavonoides, lípidos y vías biosintéticas hormonales. Además, el aumento de la expresión de genes ABA y la metilación diferencial de genes sensibles a ABA en semillas de alfalfa duras subrayaron las respuestas de ABA.
El equipo también identificó semillas duras no PY que contenían niveles más altos de ABA/IAA y ABA/JA y no germinaron después del tratamiento para romper la latencia. Este hallazgo dio crédito a la participación del patrón PD e indicó que PY+PD, en lugar de PY solo, gobernaba la falla de germinación de las semillas duras de alfalfa.
«Creemos que hemos proporcionado un marco teórico y técnico para explorar la latencia de semillas duras de alfalfa, y nuestros hallazgos ciertamente podrían guiar el procesamiento óptimo de estas semillas en la industria de semillas de alfalfa», concluye Jia.
Más información: Xuemeng Wang et al, Múltiples conjuntos de datos ómicos revelan una latencia física y fisiológica significativa en semillas duras de alfalfa identificadas mediante análisis de imágenes multiespectrales, The Crop Journal (2023). DOI: 10.1016/j.cj.2023.03.003
