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El descubrimiento del gen de la floración en el cacao puede conducir a estrategias de reproducción aceleradas

El descubrimiento del gen de la floración en el cacao puede conducir a estrategias de reproducción aceleradas
En la investigación, el cacao embrionario, que sobreexpresa el gen florigen, desarrolla pequeñas flores en cultivo de tejidos. Este estudio es significativo porque los árboles de cacao generalmente no florecen hasta que tienen entre tres y ocho años de edad. Esta floración temprana promete acelerar enormemente la reproducción para desarrollar árboles resistentes a las enfermedades. Crédito: Sarah Prewitt / Penn State

Por primera vez, los investigadores de Penn State han identificado un gen que controla la floración en el cacao, un descubrimiento que puede ayudar a acelerar los esfuerzos de reproducción dirigidos a mejorar la planta plagada de enfermedades, sugirieron.


por Jeff Mulhollem, Universidad Estatal de Pensilvania


Caracterizar el gen Flowering Locus T en el cacao , responsable de la producción de florigen, una proteína que desencadena la floración en la mayoría de las plantas, es importante, según el coautor del estudio Mark Guiltinan, J. Franklin Styer, profesor de botánica hortícola y profesor de molecular de plantas. biología. Él espera que este avance permita a los científicos desarrollar árboles resistentes a las enfermedades más rápido, lo cual es crítico porque del 20% al 30% de la cosecha de cacao del mundo se pierde anualmente por enfermedades.

«El mejoramiento de cultivos de árboles como el cacao es muy lento y puede llevar 20 años o más para liberar una nueva variedad», dijo. «El conocimiento de los mecanismos de la floración puede conducir a métodos para acelerar la reproducción del cacao y desarrollar árboles que produzcan frutos antes que las variedades convencionales, lo que lleva de dos a cuatro años. Cada año nos acercamos a estos objetivos a medida que continuamos explorando la biología molecular. del árbol del cacao «.

Para encontrar el gen de la floración en el cacao, la investigadora principal Sarah Prewitt, candidata a doctorado en ciencias de las plantas en la Facultad de Ciencias Agrícolas, analizó por primera vez los genes que se sabe que son responsables de la floración en la planta Arabidopsis, cuyo genoma se ha estudiado ampliamente durante décadas. . Antes de encontrar el gen de la floración del cacao, probó un gen de la floración de Arabidopsis en el cacao para ver cómo se desarrollaba la planta.

El descubrimiento del gen de la floración en el cacao puede conducir a estrategias de reproducción aceleradas
La enfermedad fúngica de la pudrición de la mazorca negra, que se muestra aquí en las mazorcas de semillas de cacao, es un problema grave en todas las áreas del mundo donde se cultiva. Causada por el hongo Phytophthora, la pudrición de la mazorca negra provoca pérdidas de mazorcas de hasta un 30% y mata hasta un 10% de los árboles anualmente. Los investigadores esperan producir árboles resistentes a las enfermedades y encontrar el gen de la floración del cacao promete acelerar sus esfuerzos. Crédito: PlantVillage, Penn State

Al poner a prueba su teoría, sobreexpresó ese gen para desencadenar una floración muy temprana en las ‘plántulas’ de cacao en el laboratorio y demostró que esas diminutas flores producían granos de polen que eran viables.

«Para encontrar el gen de la floración en el cacao, utilizamos un enfoque bioinformático, tomando la secuencia del gen de Arabidopsis y buscando genes similares en el genoma del cacao», dijo Prewitt. «Encontré el gen del cacao que promueve la floración porque las secuencias se ven muy similares».

Los genetistas consideran que la función del gen de la floración de los florígenos está «altamente conservada», añadió Prewitt. «Eso significa que el gen es extremadamente consistente, hace lo que hace en cada genoma vegetal que se mira», dijo. «El gen de la floración florigen ciertamente se ha examinado en muchas plantas y es muy confiable. Controla el momento de la floración».

El descubrimiento del gen de la floración en el cacao puede conducir a estrategias de reproducción aceleradas
Esta imagen muestra una planta de Arabidopsis de floración temprana del estudio en el que los investigadores eliminaron el gen de floración florigen e insertaron el gen de floración florigen de cacao que descubrieron. Demuestra la capacidad de intercambiar entre especies los genes de dos plantas dispares y muestra la naturaleza «conservada» del gen florígeno, lo que significa que realiza la misma función en ambas plantas. Crédito: Sarah Prewitt / Penn State

En los hallazgos publicados el 15 de mayo en BMC Plant Biology , los investigadores informaron sobre el papel del gen de floración única del cacao, Flowering Locus T, demostrado por análisis de expresión génica. También documentaron los resultados de la introducción del gen de la floración de Arabidopsis en el cacao. La sobreexpresión de ese gen resultó en una floración ‘precoz’ en el cultivo de tejido de cacao, explicaron, lo que demostró la función extremadamente similar de los genes florigen y los mecanismos que controlan la floración tanto en Arabidopsis como en cacao.

Si bien es intrigante a nivel científico, el descubrimiento del gen Flowering Locus T del cacao podría tener un impacto potencialmente significativo en el mundo real, señaló Guiltinan, al ayudar a mejorar las vidas de millones de productores de cacao en países en desarrollo antes de lo que se creía posible. Señaló que el mejoramiento de variedades de cacao con altos rendimientos , resistencia a enfermedades , resiliencia al cambio climático y rasgos de calidad deseables es un componente importante de un objetivo más amplio de desarrollar sistemas agrícolas sostenibles para el cacao.

«Mejores variedades de cacao pueden incrementar los ingresos, y por lo tanto el bienestar, de los productores de cacao que viven en algunas de las regiones más empobrecidas del mundo, como África Occidental», dijo. «A su vez, esto beneficiará a las economías de estos países y al medio ambiente y proporcionará una fuente sostenible de la principal materia prima para la industria del chocolate».



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