Agricultura Botánica y Genética Estados Unidos

Para proteger las células madre, las plantas tienen diversos planes de respaldo genético


A pesar de que la evolución genera una gran variedad de diferencias, muchas plantas funcionan de la misma manera. Ahora, un nuevo estudio ha revelado las diferentes estrategias genéticas que utilizan varias especies de plantas con flores para lograr el mismo status quo.


Cold Spring Harbor Laboratory

En las plantas con flores , las células madre son fundamentales para la supervivencia. Influidas por factores ambientales , las células madre dirigen cómo y cuándo una planta crecerá. Ya sea que una planta necesite raíces profundas, tallos más altos o más hojas y flores, son las células madre las que producen nuevas células para el trabajo.

Es también por eso que tener demasiadas o muy pocas células madre puede interrumpir el crecimiento de una planta.

El responsable de todo esto es un «circuito genético central que se encuentra en todas las plantas con flores «, dice el profesor de CSHL y el investigador del HHMI Zach Lippman.

En un artículo publicado en Nature Genetics , Lippman y CSHL, el profesor David Jackson describe los mecanismos genéticos que aseguran que «un circuito de células madre profundamente conservado» mantiene alguna función, incluso si aparecen defectos en una proteína de señalización llamada CLV3, y el receptor con el que interactúa. , CLV1.

«Esos jugadores son críticos para garantizar que una planta tenga el número correcto de células madre a lo largo de la vida, y descubrimos que hay sistemas de respaldo que se activan cuando estos jugadores se ven comprometidos por mutaciones casuales», explica Lippman.

Para proteger las células madre, las plantas tienen diversos planes de respaldo genético.
Cuando se interrumpe el circuito CLV3, las células madre que forman el meristema de una planta de maíz pueden desorganizarse (escala de grises, derecha). A medida que el cultivo madura, los resultados de una mutación genética especialmente disruptiva se vuelven cada vez más evidentes (izquierda) cuando se compara con un oído no afectado (WT). Crédito: Lippman Lab / CSHL, 2019

Los investigadores determinaron que aunque los circuitos de células madre son esenciales para las plantas con flores, los sistemas de respaldo genético pueden variar drásticamente de una planta a otra.

Si el gen que produce CLV3 se interrumpe por una mutación en un tomate, por ejemplo, un gen relacionado lo reemplazará. Sin embargo, el equipo de Jackson descubrió que, en el caso del maíz, dos genes trabajan en paralelo para producir la proteína de señalización esencial.

«Me gusta compararlo con un bote de remos», agrega Lippman. «En el tomate hay dos personas que pueden remar, pero solo una está remando. Pero si el remero principal se lesiona el brazo, la segunda persona puede tomar los remos. En el maíz, ambos están remando todo el tiempo, aunque no necesariamente con el mismo remo. Y en Arabidopsis [rockcress] tienes un remero principal apoyado por siete, ocho u otros nueve remeros en el bote, y parece que solo uno tiene un remo de tamaño completo. El resto solo usa paletas muy pequeñas «.

«Nos sorprendió ver diferencias tan grandes», dice Jackson, «pero en retrospectiva, revela el poder de la evolución en la búsqueda de formas novedosas de proteger circuitos de desarrollo críticos».

Según Jackson, Lippman y sus colegas, comprender estas estrategias específicas de cada especie para proteger las interacciones genéticas clave será esencial para lograr el «diseño inteligente de cultivos» y utilizar la edición del genoma para mejorar la productividad agrícola y la sostenibilidad.


Más información: Evolución del amortiguamiento en un circuito genético que controla la proliferación de células madre vegetales, Nature Genetics (2019). DOI: 10.1038 / s41588-019-0389-8 , https://www.nature.com/articles/s41588-019-0389-8Información del diario: Nature Genetics.Proporcionado por Cold Spring Harbor Laboratory


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