La domesticación y los primeros pasos del cultivo del girasol se remontan a más de 4000 años. Como cultivo de interés humano, el girasol ha experimentado cambios significativos en el pasado para finalmente ocupar su lugar como uno de los cultivos oleaginosos más importantes en la actualidad. Sin embargo, la investigación sobre el mejoramiento del girasol continúa y se logran descubrimientos revolucionarios.
Una investigación de Syngenta Biotechnology China, realizada en colaboración con socios en EE. UU., Francia, Reino Unido, Chile, Países Bajos, Argentina y China, ha descubierto que los girasoles pueden formar semillas haploides viables a través de partenogénesis en ausencia de polinización. El descubrimiento abre la posibilidad de un sistema haploide doble escalable en girasoles, una técnica que podría reducir el tiempo necesario para producir líneas totalmente endogámicas de seis años a 10 meses, escribe Justin Jackson en un artículo publicado en Phys.org.
Algunos animales, incluidas algunas aves, reptiles, peces y crustáceos como las Daphnias, pueden reproducirse sin fertilización a través de un proceso conocido como partenogénesis facultativa. En estas especies, las hembras pueden producir crías sin la participación de los machos. Charles Darwin fue el primero en documentar patrones reproductivos inusuales en las plantas, pero muchos aspectos de la reproducción vegetal siguen siendo poco comprendidos.
En la mayoría de las plantas con flores, la formación de semillas depende de un proceso llamado doble fertilización. En este caso, un espermatozoide fecunda el óvulo y el otro fecunda una célula separada, que forma el endospermo, el tejido que nutre al embrión. Sin fertilización, rara vez se desarrollan semillas viables.
El girasol es uno de los cultivos oleaginosos más importantes del mundo: en 2023, su cosecha mundial ascendió a unos 55 millones de toneladas. Dado que el girasol es un cultivo híbrido, mejorar sus propiedades requiere la creación de líneas parentales endogámicas, lo que suele llevar seis años mediante autopolinización repetida.
En un nuevo estudio publicado en Nature, los científicos muestran cómo los girasoles pueden formar semillas haploides sin fertilización. El equipo llevó a cabo una combinación de experimentos genéticos, químicos y ambientales para identificar los factores que median la partenogénesis y respaldan un sistema de reproducción haploide doble escalable.
Los investigadores probaron plantas de girasol en invernaderos controlados, cámaras de crecimiento y condiciones de campo para identificar antecedentes genéticos capaces de producir semillas haploides sin fertilización.
Los experimentos incluyeron tratamientos químicos, supresión manual y hormonal de polen y alteración de factores ambientales como la intensidad de la luz y la temperatura. La citometría de flujo y el análisis genético confirmaron la formación de semillas haploides. Se han aplicado técnicas de cultivo de tejidos y duplicación de cromosomas para regenerar plantas fértiles y haploides duplicadas.
La formación de semillas haploides se observó por primera vez durante experimentos en los que se utilizó un inhibidor químico de la fosfolipasa en el polen. Los investigadores observaron semillas pequeñas y arrugadas y inicialmente las atribuyeron a la exposición a la sustancia química. Pruebas posteriores demostraron que las mismas semillas se formaban incluso en ausencia total de polen, lo que llevó al descubrimiento de la partenogénesis espontánea.
El análisis genético confirmó que las semillas eran de origen materno y no contenían ADN paterno. La partenogénesis ocurrió en varias líneas de girasol, algunas de las cuales produjeron más de 100 semillas haploides por cabeza floral. La luz de alta intensidad aumentó significativamente el rendimiento haploide, mientras que la luz azul o roja por sí solas no tuvieron ningún efecto.
El polen de maíz en combinación con boro mejoró la formación de haploides en ciertos antecedentes genéticos. Los ensayos de germinación mostraron una tasa de éxito del 40% en el suelo.
Las imágenes mostraron que muchos de los embriones haploides que se formaron sin fertilización tenían forma irregular o múltiples centros axiales. Cada semilla todavía contenía un único embrión, pero algunas desarrollaron múltiples estructuras similares a brotes después de la germinación. Se utilizó el cultivo de tejidos para regenerar plántulas sanas a partir de estas formas atípicas.
La duplicación de los cromosomas dio lugar al surgimiento de plantas productoras de semillas fértiles, y algunos individuos produjeron hasta 188 semillas.
A diferencia de la mayoría de las plantas con flores, los embriones de girasol sobrevivieron y germinaron utilizando las reservas de nutrientes almacenadas en los cotiledones, evitando el requerimiento normal de desarrollo del endospermo. Esta elusión del requisito del endospermo es bastante inusual.
Germinación partenogenética de semillas haploides, cultivo in vitro, duplicación cromosómica y duplicación completa del proceso de haploidía. Fuente: Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-08798-2.
El descubrimiento de la partenogénesis en el girasol representa una vía reproductiva previamente no reconocida en un importante cultivo mundial. Los investigadores han demostrado que las semillas haploides pueden desarrollarse sin fertilización y convertirse en plantas completamente fértiles, lo que ofrece una ruta más rápida para el desarrollo de líneas endogámicas. Los resultados sientan las bases para un sistema escalable de mejoramiento de girasol doblemente haploide que podría acelerar el mejoramiento de los cultivos y expandir las capacidades globales de mejoramiento.
Fuente: Phys.org. Autor: Justin Jackson.
