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Nueva perspectiva sobre la evolución reproductiva de las plantas terrestres

Arabidopsis thaliana
Arabidopsis thaliana. Crédito: Wikipedia.

Hace unos 470 millones de años, las plantas comenzaron a conquistar las superficies terrestres. Los primeros ejemplares tenían un pequeño eje terminado por una estructura capaz de formar esporas, casi como los musgos actuales. 


por ITQB NOVA PI


La aparición de órganos vegetales medió la radiación explosiva de las plantas terrestres, que dieron forma a la superficie de nuestro planeta y permitieron el establecimiento de la vida animal terrestre.

Sin embargo, la evolución de una diversidad de órganos, como raíces, hojas o gametos inmóviles, requiere cambios genéticos coordinados: el surgimiento de nuevos genes, la reutilización del material genético y el desarrollo de nuevos programas regulatorios. En un estudio publicado en Nature Plants, un consorcio entre Europa, incluido el equipo liderado por el miembro de GREEN-IT y luego IGC, ahora ITQB NOVA PI en el Laboratorio de Reproducción y Evolución de Plantas Jörg Becker, Estados Unidos y Singapur presentaron un atlas que compila datos de expresión génica de diez especies diferentes de plantas terrestres. Esta es la colección más grande de este tipo hasta la fecha. Centrándose en el análisis detallado de los datos recopilados, el equipo buscó identificar componentes nuevos y faltantes involucrados en la formación de órganos y células sexuales. «La comparación de datos de especies tan diferentes nos permitió distinguir los genes que son importantes para la reproducción de todas las plantas terrestres de los que solo importan para las plantas con flores», explica Jörg.

El análisis comparativo de los atlas reveló que una gran parte de la expresión génica se mantuvo sin cambios a lo largo de la evolución, al observar órganos equivalentes de diferentes especies. Los datos también mostraron que el establecimiento de órganos depende en gran medida de la reutilización del material genético existente. “Vimos que muchos grupos de genes aparecieron mucho antes que el órgano correspondiente, y esto nos dice que surgieron a través de la reutilización de material genético que ya existía”, explica el investigador.

El equipo también buscó patrones en el desarrollo de gametos masculinos y femeninos. «Estábamos interesados ​​en comparar las primeras plantas terrestres, que tienen espermatozoides nadadores y necesitan agua para su reproducción, con plantas con espermatozoides no nadadores, que están dentro del grano de polen y no dependen del agua para su movilidad», dice Jörg. El equipo encontró que, en contraste con los gametos femeninos, los gametos masculinos presentaban un alto número y conservación de genes, lo que indica que la reproducción masculina parece ser más especializada que la femenina. Entre ellas, las proteínas que regulan la expresión génica (factores de transcripción) y las proteínas responsables de transferir el fosfato a otras proteínas (quinasas) que son potencialmente importantes para la producción y función del polen.

Este trabajo también permitió el establecimiento de la base de datos EVOREPRO, una herramienta en línea fácil de usar que permite la navegación y el análisis comparativo de los datos genómicos y transcriptómicos derivados de muestras de trece miembros del reino vegetal. Esta base de datos puede ser un recurso valioso para futuros estudios y validación de genes clave involucrados en la organogénesis y la reproducción de plantas terrestres .

Las plantas son nuestra mayor fuente de alimentos y materiales y la comprensión de su función es fundamental para poder contrarrestar los problemas actuales que plagan este recurso y encontrar soluciones sostenibles a largo plazo. «Conocer los genes importantes para el desarrollo y la función de un órgano específico nos da una indicación de qué genes manipular para elevar su función. Estamos buscando aquellos que hacen que el desarrollo de espermatozoides y óvulos sea más resistente al calor, por ejemplo, y formas de superar las barreras de fertilización entre diferentes especies de plantas para obtener híbridos de calidad superior ”, concluye Jörg.



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