Los granos de polen de maíz, arroz y todos los demás cereales, necesitan almacenar almidón como depósito de energía para su posterior uso durante la fertilización.
por la Sociedad Max Planck
Un equipo de investigación, dirigido por el Dr. Ivan Acosta del Instituto Max Planck para la Investigación de Fitomejoramiento en Colonia, Alemania, junto con colegas del Centro de Ciencias Vegetales de Umeå, Suecia, el Instituto Max Planck de Fisiología Molecular de Plantas, Alemania y la Universidad de Rutgers, EE. UU. identificó ahora a la fitohormona auxina como el principal impulsor de la producción de energía durante la maduración del polen en la cebada.
El estudio, publicado en Current Biology , muestra un vínculo directo de la auxina con la fertilidad del polen , lo que presenta una herramienta importante para mejorar el fitomejoramiento y un paso importante hacia la agricultura sostenible.
Después de un largo día de jugar y correr al aire libre, a veces nos preguntamos la cantidad de comida que pueden ingerir los niños pequeños. Según las circunstancias, su necesidad de energía varía. Esta variación en el consumo de energía también ocurre muy temprano en el desarrollo, cuando nuestras células necesitan crecer y madurar, desarrollando sus diferentes funciones. Si bien los cambios en el manejo de la energía , regulados por hormonas y reguladores específicos, se han estudiado con gran detalle en las células animales , la investigación durante el desarrollo de las plantas se encuentra en sus comienzos.
Las plantas realizan la fotosíntesis para su desarrollo y crecimiento. Durante la fotosíntesis, el dióxido de carbono junto con el agua y la energía, en forma de luz, se transforman en oxígeno, glucosa (azúcar) y almidón . El almidón se almacena como un depósito de energía para garantizar que la planta continúe creciendo y desarrollándose cuando la energía de la luz no esté disponible.
El almacenamiento de almidón también es necesario para el desarrollo y crecimiento del polen de cereales. Sin almidón producido, el polen no es fértil y la planta no puede reproducirse. Pero no quedó claro cómo y cuándo se acumula realmente el almidón en el polen.
Una cuestión de energía
Dado que todos los componentes básicos para la producción de almidón provienen de la planta madre, hacer almidón sigue siendo una cuestión de energía como factor limitante. En este estudio, los investigadores identificaron a la auxina como la hormona esencial para impulsar el flujo de energía durante la maduración del polen de cebada. La auxina es necesaria para aumentar la producción de genes y vías que generan energía en forma de ATP, trifosfato de adenosina, la unidad molecular de moneda para las transacciones de energía en las células. Por lo tanto, la presencia de auxina activa da como resultado un mayor flujo de vías de producción de energía que conducen a una gran cantidad de acumulación de almidón en el polen.
Sorprendentemente, mediante el uso de tecnologías genéticas moleculares avanzadas, el equipo de científicos descubrió que el polen de cebada es capaz de producir auxina por sí mismo, independientemente de la planta madre. Identificaron una enzima específica del polen, a saber, HvYUCCA4, que es responsable del último paso de la síntesis de auxina. Los investigadores utilizaron una planta mutante llamada masculina estéril genética 38 (msg38), donde HvYUCCA4 no es funcional y el polen no puede producir auxina ni almacenar almidón. Como resultado, el polen de las plantas msg38 no es fértil. Con la ayuda de este mutante, el equipo obtuvo más información sobre la configuración altamente compleja y sensible al tiempo para hacer almidón. Para garantizar el desarrollo exitoso del polen, la producción de almidón debe comenzar en un punto particular y completarse justo antes de que el polen se libere de la antera. el órgano que produce y dispersa el polen. La auxina es una señal que coordina el momento correcto de estos eventos.
Implicaciones para la agricultura
Los hallazgos enfatizan cómo una comprensión biológica profunda de los cultivos permitirá amplias aplicaciones para el futuro de la agricultura. Un gran paso hacia el control de la fertilidad en cebada y otros cultivos y el desarrollo de nuevas líneas híbridas.
“Nuestros descubrimientos tendrán un fuerte impacto tanto en la investigación fundamental de plantas como en el mejoramiento aplicado de cereales”, dice Acosta. «El polen de cebada será un excelente sistema modelo para estudiar la síntesis y señalización de auxinas sin los efectos pleiotrópicos comúnmente asociados con la deficiencia de auxinas en otras plantas. La función muy específica de HvYUC4 en el desarrollo del polen de cebada sugiere inmediatamente la inhibición química de esta enzima particular como método para controlar la fertilidad masculina en los cultivos de cereales; tal estrategia permitiría la producción de semillas híbridas a gran escala entre múltiples pares de padres, el sueño de un mejorador que sigue sin realizarse».
