Agricultura Botánica y Genética Estados Unidos

La investigación de la colza desafía las ideas anteriores sobre el tiempo de floración

La investigación de la colza desafía las ideas anteriores sobre el tiempo de floración
Crédito: Centro John Innes

La investigación ha arrojado nueva luz sobre los mecanismos moleculares que permiten a los cultivos sincronizar la floración con condiciones favorables.


por John Innes Center

La investigación sobre variedades de colza sugiere que en el futuro los cultivos podrían estar mejor diseñados para florecer en momentos climáticamente propicios.

El tiempo de floración es un rasgo adaptativo y agronómico clave. En la planta modelo Arabidopsis thaliana, se sabe que la variación natural en los niveles de expresión del represor floral FLOWERING LOCUS C (FLC) subyace a las diferencias en el tiempo de floración. Esta variación ha permitido que Arabidopsis prospere en diferentes climas del mundo. Los cultivos de importancia comercial como la colza, el brócoli y los nabos están estrechamente relacionados con Arabidopsis, lo que permite que esta comprensión se traduzca de modelo a cultivo.

En el cultivo poliploide de colza (OSR, Brassica napus) hay nueve copias de FLC. Distintos tipos de cultivos OSR conocidos como variedades de primavera, semi-invierno e invierno, se han desarrollado para diferentes ambientes y están asociados con diferencias en el comportamiento de floración y el requisito de vernalización, el período de temperatura fría / fría que algunas plantas deben pasar antes de la floración.

Estudios anteriores han relacionado estos tipos de cultivos con copias específicas de FLC, pero no estaba claro cómo FLC regula el comportamiento de la floración.

En este estudio colaborativo, los investigadores del Centro John Innes y el Instituto de Ciencias Biológicas, Ambientales y Rurales (IBERS) de la Universidad de Aberystwyth utilizaron modelos computacionales para mostrar que no son las copias individuales de FLC las que determinan el tipo de cultivo, sino un efecto combinado de su dinámicas relacionadas.

Los FLC individuales responden de manera diferente al frío. La variación de las combinaciones de estas respuestas individuales conduce a diferencias en el comportamiento total de FLC a lo largo del tiempo (dinámica total de FLC).

«Son estas dinámicas totales de FLC las que podrían permitir a los investigadores en el futuro diseñar cultivos con combinaciones genéticas que prosperen en entornos específicos», dice el autor correspondiente, el profesor Richard Morris del Centro John Innes.

«Queríamos comprender la base mecanicista de lo que determina si los cultivares OSR son variedades de primavera, semi-invierno o de invierno».

«Esperábamos confirmar estudios previos e identificar copias específicas de FLC que se correlacionan con la respuesta al frío. Nos sorprendió descubrir que un modelo basado en la dinámica total de FLC proporciona un mejor ajuste a los datos existentes e incluso dentro de un panel de gran diversidad puede explicar muy bien requisitos de vernalización «, dice la Dra. Rachel Wells.

«Nuestros hallazgos sugieren una estrategia sobre cómo combinar diferentes copias de FLC para controlar la dinámica total de FLC. Como FLC es un determinante importante de la floración, lo que esto implica es que debería ser posible diseñar cultivos con cualquier comportamiento de floración deseado», dice el Dr. Judith Irwin.

El grupo ahora está investigando predicciones de cómo se comportan las diferentes combinaciones de los alelos FLC. Están obteniendo datos dinámicos más detallados de varias copias de FLC en respuesta al frío en diferentes antecedentes genéticos. Esto validará el modelo de una manera más cuantitativa.

El autor principal, el Dr. Alex Calderwood, dijo: «El tiempo de floración muestra una gran variabilidad entre diferentes cultivares de OSR. Nuestros análisis y mecanismos sugeridos proporcionan una explicación de cómo puede surgir esta plasticidad dentro de una especie».


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