En un artículo publicado en la revista Development , investigadores de la Facultad de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ-USP) de la Universidad de São Paulo, en Brasil, describen mecanismos relacionados con el desarrollo de la planta de tomate (Solanum lycopersicum) y señalan formas de crear nuevas Tecnologías para mejorar el rendimiento del tomate.
por FAPESP
Muchos procesos en las plantas asociados con el desarrollo del fruto ocurren en el meristemo floral, una región rica en células madre. Las flores de la planta de tomate tienen un órgano masculino llamado androceo, compuesto principalmente por antera y polen, y un órgano femenino, o gineceo, con ovarios que contienen óvulos (óvulos) para la producción de semillas y frutos . Los óvulos fertilizados maduran y se convierten en semillas, que están cubiertas por frutos. Una fruta es técnicamente un ovario maduro.
Según los investigadores, incluso en condiciones ideales de polinización y fertilización, la planta de tomate puede desarrollarse sólo si las vías mediadas por microARN (pequeñas moléculas de ARN que regulan la expresión genética ) y una hormona llamada giberelina interactúan correctamente para desencadenar el desarrollo inicial del ovario.
Hace casi una década, investigaciones anteriores del mismo grupo demostraron los efectos de un microARN llamado miR156 en la regulación del tamaño y la forma del meristemo floral del tomate. Se describieron dos vías genéticas , una implicada en el establecimiento inicial del ovario como fruto y la otra en la formación de semillas en el interior del fruto.
«En el camino, nos dimos cuenta de que estos pequeños ARN podrían interactuar con ciertas hormonas vegetales, que también son importantes para formar y establecer el ovario y su posterior desarrollo en fruto. Una de estas fitohormonas es la giberelina, que promueve la floración del tomate en asociación con la microARN», afirmó Fábio Tebaldi Silveira Nogueira, último autor del artículo. Nogueira es investigador del Laboratorio de Genética Molecular de Desarrollo Vegetal del Departamento de Ciencias Biológicas de la ESALQ-USP.
En su último estudio, los investigadores conectaron los dos conjuntos de hallazgos para mostrar por primera vez en la literatura que las vías genéticas reguladas por miR156 interactúan fuertemente con la giberelina cuando el ovario se forma en el meristemo floral.
Para comprender el proceso en detalle, analizaron el transcriptoma del tomate (todos los ARN expresados por los genes de la planta) y lo modificaron para producir cantidades grandes y pequeñas de fitohormona y microARN. Inicialmente, esto creó plantas transgénicas con más actividad miR156. Luego se combinaron con plantas mutantes que respondieron fuertemente a la giberelina. Cuando combinaron estas alteraciones en una misma planta, los investigadores descubrieron que el ovario no podía formar fruto.
«Observamos que cuando estas dos vías se alteran y no pueden comunicarse entre sí (interactúan de manera defectuosa o no interactúan en absoluto), el meristemo floral, que debería dar lugar al ovario y al fruto, desarrolla estructuras amorfas que no forman el locular. cavidades en las que deben desarrollarse las semillas. De esta manera, describimos el control inicial del establecimiento de la formación de ovarios en los meristemas florales del tomate, etapa clave para que la planta produzca frutos posteriormente», explicó Nogueira.
Agregó que incluso cuando las condiciones de polinización y fertilización sean ideales, el fruto no se formará a menos que el desarrollo inicial del ovario ocurra correctamente, con una interacción adecuada entre las vías de giberelina y microARN.
Importancia economica
Aunque ya existe mucha información sólida en la literatura científica sobre la genética y la fisiología de los ovarios de las plantas, esta es la primera descripción de la interacción entre los microARN y la giberelina, especialmente en una planta tan importante económicamente como el tomate.
«Este conocimiento proporciona la base genética y fisiológica para manipular y aumentar el número de semillas en una fruta para aumentar el rendimiento del cultivo e incluso modular el tamaño de la fruta», dijo Nogueira. «Vale la pena recordar que las semillas se encuentran entre los elementos más valiosos tanto del tomate de mesa como del industrial».
Los investigadores ahora quieren descubrir si las otras vías para los microARN y las hormonas también interactúan e influyen de alguna manera en el desarrollo de las plantas, como por ejemplo aumentando el número y el tamaño de los frutos .
Más información: Leticia F. Ferigolo et al, Los genes SlSBP dirigidos a giberelina y miRNA156 regulan sinérgicamente la determinación del meristemo floral del tomate y el patrón de ovario, Development (2023). DOI: 10.1242/dev.201961
