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El reloj de las flores: cómo una pequeña proteína ayuda a que las flores se desarrollen correctamente y a tiempo

El reloj de las flores: cómo una pequeña proteína ayuda a que las flores se desarrollen correctamente y a tiempo
Una flor en etapa temprana de Arabidopsis thaliana. Utilizando microscopía confocal, Shang Erlei et al. encontraron que KNUCKLES (KNU), que codifica un represor de dedos de zinc de tipo C2H2, se expresa en meristemo floral (mostrado en rojo) de la etapa floral 6 y se superpone con el gen marcador de células madre CLVTAVA3 (CLV3) que expresan células (mostradas en verde). Además, KNU reprimió directamente CLV3 y media un marco regulatorio para la determinación del meristemo floral controlado oportunamente. Crédito: Bo Sun

Investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Nara y la Universidad de Nanjing han descubierto que KNUCKLES (KNU), una pequeña proteína multifuncional, ayuda a las flores a completar su desarrollo de manera correcta y oportuna. 


por el Instituto de Ciencia y Tecnología de Nara


KNU detiene un ciclo de retroalimentación entre dos genes, desempeñando múltiples funciones para permitir la formación adecuada de los órganos reproductores de las flores en un corto período de tiempo. Esta investigación será útil para estudios genéticos de cultivos alimentarios y producción de alimentos a nivel mundial.

Cómo se forman las flores correctamente en un período de tiempo limitado ha sido un misterio, al menos hasta ahora. Investigadores de Japón y China han descubierto cómo una proteína multitarea ayuda a que las flores se desarrollen como se esperaba.

En un estudio publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences , investigadores de la Universidad de Nanjing y el Instituto de Ciencia y Tecnología de Nara han revelado que una pequeña proteína desempeña múltiples funciones para garantizar que los órganos reproductores florales se formen correctamente en un corto espacio de tiempo.

Las flores se desarrollan a partir de meristemos florales, que se diferencian para producir sépalos, pétalos, estambres y carpelos. El desarrollo adecuado de estos órganos florales depende de que el desarrollo del meristemo se complete dentro de un cierto período de tiempo. En las primeras etapas del desarrollo de las flores, las células madre proporcionan la fuente celular para la formación de órganos florales. En los meristemos florales, las actividades de las células madre se mantienen a través de un circuito de retroalimentación entre WUSCHEL (WUS), un gen que identifica las células madre florales , y CLAVATA3 (CLV3), un gen marcador de células madre que es activado y sostenido por WUS.

«Una pequeña proteína llamada KNUCKLES (KNU) reprime WUS directamente, lo que conduce a la finalización de la actividad de las células madre florales en el momento adecuado», dice el autor principal Erlei Shang del estudio. «Lo que no se comprende del todo es cómo finaliza la robusta actividad de las células madre florales en un período de tiempo limitado para garantizar el desarrollo del carpelo».

«La investigación del equipo reveló que en Arabidopsis thaliana, KNU puede desactivar completamente los robustos meristemos florales en una etapa floral particular, gracias a las múltiples funciones que KNU lleva a cabo a través de sus roles específicos de posición», dice el autor principal Toshiro Ito.

KNU reprime y silencia a WUS, y reprime directamente CLV3 y CLV1 (un gen que codifica un receptor para el péptido CLV3). En consecuencia, KNU elimina el bucle de retroalimentación CLV3-WUS a través de mecanismos transcripcionales y epigenéticos (es decir, aquellos que no implican cambios en las secuencias de ADN subyacentes). Además, KNU interactúa físicamente con la proteína WUS, que inhibe que WUS mantenga CLV3, interrumpiendo las interacciones necesarias para el mantenimiento de los meristemos florales.

«Nuestros resultados revelan una vía reguladora en la que KNU desempeña un papel clave en el apoyo a la finalización del desarrollo del meristemo floral en un corto período de tiempo y asegura que los órganos reproductores de las flores se formen correctamente», dice el autor correspondiente Bo Sun.

Los resultados de esta investigación serán útiles para estudios genéticos de especies de cultivos alimentarios como arroz, tomates y maíz. La comprensión del mecanismo de terminación del meristemo floral descubierto en este estudio beneficiará los rendimientos de los cultivos para la producción de alimentos a nivel mundial.



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