Como saben los jardineros experimentados, las cabezas de brócoli no se desarrollan adecuadamente y pueden parecerse a la coliflor cuando se cultivan a temperaturas más altas.
por Krishna Ramanujan, Universidad de Cornell
Un nuevo estudio identifica los fundamentos genéticos de por qué las cabezas de brócoli se vuelven anormales cuando hace calor, lo que proporciona información sobre los efectos del calentamiento inducido por el clima para todos los cultivos y señala el camino para la reproducción de nuevas variedades resistentes al calor.
El brócoli crece mejor cuando se planta a principios de la primavera fresca o al final del verano, hasta el otoño. Los investigadores encontraron que mientras el brócoli crece normalmente a temperaturas promedio de 61 grados Fahrenheit, sus coronas comienzan a deformarse a los 72 grados F y forma cabezas densas parecidas a coliflores (llamadas cuajadas) a los 82 grados F.
Luego, los investigadores aplicaron 5-azacitidina, un químico conocido por inhibir un proceso llamado metilación del ADN, donde se agrega un grupo metilo, una molécula pequeña, al ADN. La metilación es un mecanismo para activar y desactivar los genes; en este caso, suprime un conjunto de genes necesarios para la producción normal de cabezas de brócoli. Cuando se administró 5-azacitidina, las cabezas de brócoli normales crecieron incluso a 82 grados F, lo que sugiere que la metilación estaba detrás del crecimiento anormal en presencia de calor.
«Una vez que entendamos mejor el mecanismo, deberíamos poder idear formas de desarrollar una nueva biotecnología, un enfoque de genética molecular para suprimir la metilación del ADN, con el fin de producir cultivos que crezcan en temperaturas mucho más cálidas y en regiones más amplias», dijo Susheng Gan. , profesor de la Sección de Biología Vegetal de la Escuela de Ciencias Integrativas de las Plantas, en la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida, y coautor correspondiente del artículo publicado el 22 de diciembre en la revista Molecular Horticulture .
Liping Chen, profesor de ciencias vegetales en la Universidad de Zhejiang en Hangzhou, China, es el otro autor correspondiente.
El aumento de las temperaturas afecta todos los aspectos del crecimiento y desarrollo de las plantas. El desarrollo de las flores es especialmente complejo y sensible a las temperaturas, ya que el calor reduce la calidad y el rendimiento de vegetales como el brócoli, donde se come la cabeza de la flor completa, incluidos tallos, tallos, hojas y flores. Aunque se necesitan más estudios, Gan cree que a temperaturas más altas, la metilación del ADN de los genes implicados en el desarrollo floral puede conservarse en todos los cultivos.
En el estudio, los investigadores perfilaron plantas de brócoli (Brassica oleracea) utilizando tecnologías de secuenciación del genoma completo que identificaron el metiloma de la planta, donde se produjo la metilación del genoma, y su transcriptoma, que identifica qué genes están activados. Descubrieron que el desarrollo anormal de flores en el brócoli estaba regulado por conjuntos de genes asociados a la cesación del desarrollo floral (FCG). A 61 grados F, las cabezas de brócoli (su capullo floral) se desarrollaron normalmente. A 82 grados F y, en menor medida, a 72 grados F, se suprimió la metilación de los elementos genéticos que activaban los FCG.
Cuando se cultiva a temperaturas más cálidas , el desarrollo floral se restringe a las primeras etapas de desarrollo. Entonces, a 72 grados F, los brotes de brócoli se restringen a una etapa en la que se ven como un cruce entre una cabeza de brócoli y cuajada de coliflor; y a 82 grados, están aún más subdesarrollados y se asemejan a una cuajada parecida a una coliflor.
Los estudios futuros examinarán el mecanismo detrás de la metilación del ADN de los FCG a altas temperaturas.
Más información: Zilei Yao et al, Los cambios inducidos por el calentamiento de la cabeza de brócoli a la cuajada similar a la coliflor en Brassica oleracea están regulados por la metilación del ADN como lo revela el perfil conjunto de metiloma y transcriptoma, Molecular Horticulture (2022). DOI: 10.1186/s43897-022-00047-8
