El final del período reproductivo, cuando aparecen las flores y los frutos, es un punto decisivo en el ciclo vital de las plantas. Una mejor comprensión de los factores que controlan este proceso permite el desarrollo de variedades más productivas.
Un equipo de científicos liderado por el Instituto de Investigación de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Politécnica de Valencia (UPV), ha descubierto que un gen llamado FUL Controla la duración de la fase reproductiva en cultivos como los guisantes. Este gen puede utilizarse como herramienta biotecnológica para prolongar esta fase, aumentando así la producción de semillas de guisantes y otras legumbres como garbanzos, lentejas o judías.
El trabajo fue publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Las plantas anuales tienen una sola temporada reproductiva y producen flores y frutos. Los científicos están buscando factores genéticos que hagan que las plantas dejen de florecer para controlar la duración de su fase reproductiva. Hace varios años, un equipo liderado por Christina Ferrandis, profesora de investigación del CSIC en el IBMCP, identificó un gen llamado FUL (FRUITFULL) como un importante regulador de la detención de la floración.
“Los primeros estudios se realizaron únicamente con Arabidopsis, una planta de laboratorio sin interés agronómico”, recuerda Ferrandis. «Queríamos saber si esta función FUL es la misma en otras especies, especialmente en especies de cultivos, y si podemos utilizar este conocimiento para crear plantas que produzcan flores y frutos durante más tiempo y, por lo tanto, tengan mayores rendimientos», concluye.
Para ello, un equipo liderado por el investigador del CSIC Francisco Madueño del IBMCP y en el que participan científicos franceses y canadienses estudió el papel del gen FUL en plantas de guisante, un cultivo de leguminosa de alto valor nutricional.
“Hemos visto que las mutaciones que resultan en la pérdida de función de los genes FUL en los guisantes hacen que las plantas produzcan flores y, por tanto, frutos durante mucho más tiempo. Esto nos dice que FUL controla la duración de la fase reproductiva no sólo en la planta modelo, sino también en guisantes y otras especies de cultivos”, explica Ferrandis.
«La producción de flores y frutos a largo plazo significa que en algunas variedades de guisantes, las mutaciones en los genes FUL pueden duplicar la producción de semillas con perfiles nutricionales idénticos a las plantas no mutantes tanto en el invernadero como en el campo», dice.
Los autores del estudio destacan que para obtener mutaciones en los genes FUL analizados utilizaron bancos de mutantes obtenidos por métodos clásicos sin crear plantas transgénicas.
Como resultado, “el método para desarrollar nuevas variedades vegetales podría basarse en la mutagénesis tradicional, que se utiliza hoy en día y en este estudio, o en la edición genética utilizando CRISPR, la herramienta de agricultura de precisión más prometedora y potente en el futuro próximo”, afirma Madueño.
“Una posible aplicación de estos resultados es el uso de genes FRUITFULL como herramienta biotecnológica para mejorar el rendimiento de leguminosas de grano. El aumento más significativo en el rendimiento de semillas se observa en las variedades de guisantes de rendimiento medio. En cambio, en las variedades de alto rendimiento, el impacto de las mutaciones en los genes FUL es pequeño”, afirma Ferrandis.
Para los investigadores, los genes FRUITFULL pueden resultar útiles para la mejora rápida y directa de variedades de leguminosas. Esto es muy valioso porque las leguminosas con características como alta resistencia a patógenos o sequía tienen actualmente bajos rendimientos.
“También es probable que la mutación de los genes FUL en estas variedades las haga de alto rendimiento y útiles desde el punto de vista agrícola. Esto podría ser muy importante dados los desafíos que enfrentamos en el contexto de la crisis climática y la necesidad de desarrollar variedades que puedan resistirla mejor”, concluyen los investigadores.
Fuente: Universitat Politècnica de València.
