Un grupo de investigación dirigido por la Universidad de Nagoya (Japón) ha descubierto un nuevo tejido vegetal esencial para la formación de semillas.
Este descubrimiento representa el primer tejido vegetal nuevo descubierto en 160 años. Sus hallazgos abren un nuevo campo de investigación y ya han demostrado aplicaciones prácticas, ya que el equipo ha aumentado la producción de cultivos importantes, como el arroz. La revista Current Biology publicó el estudio.
Desde 2005, los científicos saben que la fertilización es necesaria para que el cuerpo de la semilla, conocido como hipocótilo, reciba nutrientes de las partes «madre» de la planta. Comprender cómo las plantas detectan una fertilización exitosa es importante para maximizar el rendimiento de las especies de cultivo durante el mejoramiento.
El grupo de investigación, dirigido por Ryushiro Kasahara y Michitaka Nodaguchi, descubrió el nuevo tejido por casualidad. Kasahara había estado tiñendo semillas para rastrear la deposición de calosa, una sustancia cerosa comúnmente estudiada por su asociación con la fertilización, para verificar los hallazgos de un estudio previo.
Mientras examinaba las zonas teñidas, Kasahara notó algo inesperado. «Las plantas se fertilizan mediante la inserción de un tubo polínico, por lo que a la mayoría de los científicos solo les interesa el lugar donde esto ocurre. Sin embargo, también encontramos señales en el lado opuesto», dijo. «Nadie miraba hacia donde yo miraba. Recuerdo mi sorpresa, sobre todo cuando nos dimos cuenta de que esta señal era particularmente fuerte cuando fallaba la fertilización».
Película rotada de la deposición de calosa en WT y gcs1. Crédito: Current Biology (2025). DOI: 10.1016/j.cub.2025.03.033
Análisis posteriores revelaron una distintiva estructura tisular con forma de conejo que funciona como puerta de entrada. Esta estructura, llamada «Puerta de Kasahara» en honor a su descubridor, representa el primer tejido vegetal nuevo identificado desde mediados del siglo XIX.
La señal que Kasahara observó se originó por la deposición de calosa, que bloquea el flujo de nutrientes y hormonas hacia las semillas no fertilizadas. El cierre de las vías de entrada provocó que las semillas no recibieran nutrientes y murieran. Los investigadores denominaron a esto el «estado cerrado». Por otro lado, cuando se produce la fecundación, el hipocótilo detecta este éxito y disuelve la calosa, permitiendo que los nutrientes fluyan hacia la semilla y el crecimiento. Los investigadores denominaron a esto el «estado abierto».
«Al comparar el flujo de nutrientes entre embriones fecundados con éxito y embriones no fecundados, se observó que la entrada de nutrientes solo se observó en los embriones fecundados, mientras que se bloqueó por completo en los no fecundados», explicó Kasahara. «Esto limita el desperdicio de recursos en semillas inviables».
La capacidad de la puerta de enlace para alternar entre estados abiertos y cerrados sugirió regulación genética. Los investigadores examinaron hipocótilos de plantas fertilizadas para identificar posibles controles genéticos.
Identificaron un gen llamado AtBG_ppap, cuya expresión se sobreexpresaba exclusivamente en hipocótilos fertilizados, e identificaron su función en la disolución de la calosa. Al modificar los hipocótilos para sobreexpresar AtBG_ppap, la puerta de entrada permaneció abierta permanentemente, lo que incrementó la absorción de nutrientes .
«Esto nos llevó a comprender que mantener la puerta de entrada permanentemente abierta podía agrandar las semillas», dijo Kasahara. «Cuando probamos esta teoría con semillas de arroz, logramos semillas un 9 % más grandes. Con semillas de otras especies, logramos aumentos de hasta un 16,5 %».
Sus hallazgos representan un avance significativo en el mejoramiento de semillas en el fitomejoramiento. Mantener un estado permanentemente abierto podría aumentar sustancialmente el rendimiento de cultivos importantes.
Película rotada de primordios terminales del floema a 1 DDE. Crédito: Current Biology (2025). DOI: 10.1016/j.cub.2025.03.033
Kasahara también cree que estos hallazgos mejorarán la comprensión de la evolución de las plantas, en particular por qué las plantas con flores (angiospermas) dominan la flora actual.
«Dado que un hipocótilo no fertilizado no puede convertirse en semilla , alimentarlo sería un desperdicio para la planta», afirmó. «Por lo tanto, es posible que las angiospermas hayan sobrevivido hasta la época moderna alimentando el cuerpo embrionario mediante este mecanismo para garantizar que solo aporten recursos a las semillas fertilizadas».
Más información: Xiaoyan Liu et al., La compuerta terminal del floema dependiente de la fertilización regula el tamaño de las semillas, Current Biology (2025). DOI: 10.1016/j.cub.2025.03.033
