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Un interruptor molecular clave para controlar el tamaño de la semilla

Un interruptor molecular clave para controlar el tamaño de la semilla
La figura muestra que los mutantes con pérdida de función, tfl1-1 y tfl1-20, exhiben un fenotipo de semilla grande obvio (panel a), que está asociado con un tamaño aumentado del embrión maduro (panel b). El panel c es la representación esquemática de una semilla de Arabidopsis en desarrollo. CE, endospermo chalazal; CV, vacuola central; EM, embrión; ME, endospermo micropilar; PE, endospermo periférico. Los círculos en ME, PE y CE representan núcleos de endospermo. Crédito: Nature Plants (paneles ayb); Bin Zhang (panel c)

Los biólogos de NUS descubrieron la proteína TERMINAL FLOWER1 (TFL1) móvil como un interruptor molecular esencial para regular el desarrollo del endospermo y el tamaño de la semilla.


por la Universidad Nacional de Singapur


El desarrollo de semillas determina la aptitud evolutiva de las plantas y el rendimiento de los cultivos en plantas con flores. Entre los diversos parámetros de crecimiento del desarrollo de las semillas , el tamaño de las semillas es un rasgo agronómico esencial durante la domesticación y el mejoramiento en muchos cultivos. El conocimiento sobre el control del tamaño de las semillas en la planta modelo Arabidopsis thaliana proporciona información sobre el mejoramiento molecular para la mejora de cultivos. Esto es parte de los esfuerzos en curso para abordar el riesgo creciente de crisis alimentarias en todo el mundo.

Un equipo de investigación dirigido por el profesor Yu Hao del Departamento de Ciencias Biológicas, NUS ha descubierto un regulador clave, TFL1, que sirve como una señal móvil hasta ahora desconocida que podría responder a la captación de señales maternas en el endospermo para determinar el tamaño de la progenie. semillas

La fertilización en plantas con flores da como resultado un embrión y el endospermo circundante, un tejido rico en nutrientes que proporciona nutrición al embrión en desarrollo. El endospermo se divide espacialmente en tres dominios, incluidos el endospermo micropilar, periférico y chalazal. La celularización (un proceso de separación en células distintas) del endospermo micropilar y periférico termina la proliferación del endopspermo, que gobierna el volumen de la cavidad de la semilla para el crecimiento del embrión y controla el tamaño final de la semilla.

En particular, el endospermo chalazal, que está cerca de los tejidos vasculares maternos, es la única parte del endospermo que no forma células distintas durante el desarrollo de la semilla. Los investigadores encontraron que TFL1 es un nuevo regulador móvil generado en el endospermo chalazal, que se mueve hacia el endospermo periférico para controlar el tamaño de la semilla bajo la regulación de un grupo de pequeñas proteínas nucleares relacionadas con Ras que se unen a GTP. En el endospermo periférico, TFL1 estabiliza un regulador de la vía del ácido abscísico ABI5, mediando así la separación oportuna de distintas células del endospermo y el tamaño final de la semilla.

El profesor Yu dijo: «La crisis alimentaria mundial afecta a personas en todos los rincones del mundo. Más de 100 millones de personas en todo el mundo enfrentan niveles agudos de hambre. La pandemia de COVID-19 podría empujar a más familias a una inseguridad alimentaria severa. Cambio climático futuro- los choques impulsados ​​también pueden generar más desafíos «.

Añadió, «semillas comestibles, tales como granos de cereales, son la fuente dominante de calorías humanos y proteínas. El tamaño de la semilla de TFL1 pérdida de función de Arabidopsis mutantes se incrementa notablemente por 30% en comparación con la de las semillas de tipo salvaje, sugiriendo TFL1 como un interruptor molecular clave para el control del tamaño de la semilla. La aplicación biotecnológica de nuestros hallazgos está abriendo una nueva vía para mejorar el rendimiento de los cultivos y promover el vigor de la vegetación en los cultivos alimentarios. Las semillas grandes no solo aumentan la biomasa de las semillas , sino que también almacenan más nutrientes para crecimiento de las plántulas «.


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