Los fitomejoradores, en un esfuerzo por desarrollar cultivos sostenibles y de alta calidad, a menudo cruzan plantas de diferentes especies para transmitir los rasgos deseados. Sin embargo, a menudo enfrentan un obstáculo importante: la barrera reproductiva a menudo impide que especies estrechamente relacionadas produzcan semillas viables. Ahora los investigadores están más cerca de comprender cómo resolver este problema.
Una nueva investigación de un equipo de científicos del Instituto Max Planck de Fisiología Molecular de Plantas ha mejorado la comprensión del problema de las semillas híbridas no viables al identificar pequeñas moléculas de ARN como actores clave en el proceso. Estos resultados allanarán el camino para una hibridación más exitosa en el futuro, informa Rebecca Wassen en un comunicado de la Sociedad Max Planck. El trabajo científico fue publicado en Nature Plants.
Cuando las semillas híbridas no logran desarrollarse, la razón suele radicar en el endospermo, el tejido de las semillas de las plantas que proporciona nutrientes al embrión en crecimiento, de la misma manera que la placenta nutre a los embriones de los mamíferos. Sin un desarrollo adecuado del endospermo, las semillas no pueden sobrevivir.
Un nuevo estudio dirigido por el equipo de investigación de la profesora Dra. Claudia Köhler ha realizado un descubrimiento clave en la familia Brassicaceae, que incluye la mostaza, el brócoli, la colza y otros cultivos importantes. El estudio encontró un fuerte vínculo entre el fracaso de las semillas híbridas y la deficiencia materna de ARN pequeño.
Estas pequeñas moléculas se transfieren de la planta madre al endospermo y controlan la actividad de los genes en el endospermo. Cuando la expresión genética en una semilla es anormal, el desarrollo de la semilla se detiene y, finalmente, conduce a su muerte.
«Nuestros resultados sugieren que la dosis de pequeños ARN proporcionados por la madre puede determinar si una semilla híbrida crece o no», dijo la Dra. Katarzyna Dziasiek, autora principal del estudio. «Al controlar los niveles de estas moléculas de ARN, podemos mejorar la supervivencia de las semillas híbridas y superar las barreras que durante mucho tiempo han impedido el cruce exitoso entre diferentes especies de plantas».
Curiosamente, este mecanismo se extiende no sólo a las plantas. Un fenómeno similar conocido como disgenesia híbrida ocurre en las moscas de la fruta. En este caso, los pequeños ARN de la madre protegen contra los trastornos genéticos que pueden ocurrir si el material genético del padre se desvía demasiado. Por tanto, tanto en plantas como en animales, los pequeños ARN maternos desempeñan un papel clave en la determinación de la compatibilidad de las especies durante la hibridación.
Quedan preguntas clave sobre cómo se generan y transfieren estos pequeños ARN de la planta madre al endospermo. Estas cuestiones se están estudiando actualmente en el laboratorio de Claudia Köhler en el Instituto Max Planck de Fisiología Molecular de Plantas.
Mientras los fitomejoradores continúan enfrentando problemas con el fracaso de las semillas híbridas, esta investigación abre una nueva y prometedora vía para mejorar la transferencia de rasgos beneficiosos entre especies. Al comprender los mecanismos moleculares, los fitomejoradores pueden desarrollar cultivos más resilientes que puedan resistir mejor el estrés ambiental, aumentar los rendimientos y apoyar la biodiversidad.
Fuente: Sociedad Max Planck. Autor: Rebecca Wassen.
Foto de encabezado: Semillas viables obtenidas de Capsella orientalis (bolsa de pastor oriental, familia: Brassicaceae), izquierda, y semillas aplanadas, no viables, obtenidas del cruce de Capsella orientalis con su pariente cercano Capsella rubella. Autor de la foto: Katarzyna Dziasek.
