Los ARN pequeños son reguladores clave que intervienen en el crecimiento y desarrollo de las plantas. Dos grupos de ARN pequeños son abundantes durante el desarrollo del polen en las anteras, un proceso crítico para el éxito reproductivo.
por Donald Danforth Centro de Ciencias Vegetales
Una colaboración de investigación ha demostrado la función de una vía genética para el desarrollo de las anteras, y en un trabajo de 2019 se demostró que esta vía está ampliamente presente en las plantas con flores que evolucionaron hace más de 200 millones de años. El equipo de investigación estuvo dirigido por Blake Meyers, Ph.D., miembro del Centro de Ciencias Vegetales Donald Danforth y profesor de la División de Ciencias Vegetales de la Universidad de Missouri, y Virginia Walbot, Ph.D., profesora de Biología de la Universidad de Stanford. Sus hallazgos, «La deficiencia de Dicer-like 5 confiere esterilidad masculina sensible a la temperatura en el maíz», se publicaron en la revista Nature Communications .
Inesperadamente, su investigación descubrió un fenotipo de esterilidad masculina sensible al medio ambiente. Al utilizar mutantes y eliminar una de las vías, el equipo de investigación produjo plantas que no producían polen, pero cuando bajaron la temperatura, descubrieron que podían recuperar la fertilidad masculina completa. Esta capacidad de activar o desactivar la producción de polen en diferentes condiciones podría ser útil para la producción de semillas . El equipo también podría atribuir la función de esta vía al desarrollo de las anteras, una observación que antes no se había realizado pero que era importante. Estos resultados son importantes complementos de un descubrimiento publicado anteriormente, que describía la distribución evolutiva de la vía en las plantas con flores: «Los fasiRNA reproductivos de 24 nt están ampliamente presentes en las angiospermas», también publicado en la revista Nature Communications .
«Al combinar estos dos descubrimientos, podemos entender el papel que desempeñan estas moléculas, que es importante para la fertilidad masculina completa en el maíz; además, la vía evolucionó por primera vez con las plantas con flores «, dijo Meyers. «Entender los mecanismos genéticos por los que se desarrollan las flores es importante para mejorar el rendimiento de los cultivos y obtener mejores variedades, en particular para crear cultivos híbridos de alto rendimiento que sustentan la agricultura moderna».
El equipo de investigación seguirá trabajando para comprender por qué existe una respuesta ambientalmente sensible a los cambios en esta vía y cuál es exactamente el mecanismo molecular que conduce a esta esterilidad masculina en ausencia de esta vía de ARN pequeño. El trabajo en un proyecto financiado por separado está examinando si la modulación de esta vía podría usarse para regular el desarrollo del polen en otros cultivos, para la mejora de la producción de semillas y el rendimiento de los cultivos.
Entre los autores se encuentran los coautores principales Chong Teng, Ph.D., asociado postdoctoral en el laboratorio Meyers y Han Zhang, Ph.D., ex asociado postdoctoral en el laboratorio Walbot. También contribuyeron Kun Huang, Ph.D., asociado postdoctoral en el laboratorio Meyers, y Reza Hammond, Ph.D., ex estudiante de posgrado en el laboratorio Meyers. El trabajo está financiado por la National Science Foundation.
Más información: Chong Teng et al, Dicer-like 5 deficiency confers temperature-sensitive male sterility in maize, Nature Communications (2020). DOI: 10.1038/s41467-020-16634-6
Rui Xia et al. Los fasiRNA reproductivos de 24 nt están ampliamente presentes en las angiospermas, Nature Communications (2019). DOI: 10.1038/s41467-019-08543-0
