El final del período reproductivo, cuando se producen flores y frutos, es un momento crucial en el ciclo vital de las plantas. Sin embargo, es necesario comprender mejor los factores que controlan este proceso.
by Universidad Politécnica de Valencia
Un equipo de investigación liderado por el Instituto de Investigación de Biología Molecular y Celular Vegetal (IBMCP), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat Politècnica de València (UPV), ha descubierto que una Un gen llamado FUL controla la duración de la fase reproductiva en cultivos como los guisantes. Este gen podría utilizarse como herramienta biotecnológica para prolongar esta fase, aumentando así la producción de frutos y semillas en guisantes y otras legumbres como garbanzos, lentejas o judías.
El trabajo ha sido publicado en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS) .
Las plantas anuales tienen una sola temporada reproductiva y producen flores y frutos. Los científicos están buscando factores genéticos que hagan que las plantas dejen de florecer para controlar la duración de su fase reproductiva. Hace unos años, el grupo liderado por Cristina Ferrándiz, profesora de investigación del CSIC en el IBMCP, identificó un gen denominado FUL (FRUITFULL) como un importante regulador de las paradas de floración.
«Los primeros estudios se realizaron únicamente en Arabidopsis, una planta de laboratorio sin interés agronómico», recuerda Ferrándiz. «Queríamos saber si esta función de FUL era la misma en otras especies, especialmente en especies de cultivos, y si podríamos utilizar este conocimiento para generar plantas que produzcan flores y frutos durante más tiempo y, por tanto, tengan un mayor rendimiento«, resume.
Para ello, el equipo liderado por el investigador del CSIC Francisco Madueño en el IBMCP, en el que participan científicos franceses y canadienses, estudió el papel del gen FUL en plantas de guisante, una legumbre de alto valor nutricional.
«Hemos visto que las mutaciones que provocan una pérdida de función de los genes FUL en los guisantes hacen que las plantas produzcan flores y, en consecuencia, frutos durante mucho más tiempo. Esto nos dice que FUL controla la duración de la fase reproductiva no sólo en el planta de laboratorio Arabidopsis sino también en otras especies, incluidas plantas de cultivo», explica Ferrándiz.
«La prolongada producción de flores y frutos hace que en determinadas variedades de guisantes, las mutaciones en los genes FUL puedan duplicar la producción de semillas, con características nutricionales idénticas a las plantas no mutantes, tanto en invernadero como en el campo», afirma.
Mutantes generados por métodos clásicos.
Los autores de la investigación destacan que para obtener las mutaciones en los genes FUL analizados utilizaron bancos de mutantes obtenidos por métodos clásicos sin generar plantas transgénicas.
Como resultado, «el método para obtener nuevas variedades vegetales puede basarse en la mutagénesis tradicional, como se utiliza hoy en día y en este estudio, o en la edición genética mediante CRISPR, la herramienta más prometedora y potente para la agricultura de precisión en el futuro próximo», afirma Madueño.
«La posible aplicación de estos resultados es utilizar los genes FRUITFULL como herramienta biotecnológica para mejorar el rendimiento de cultivos de leguminosas. El aumento más significativo en el rendimiento de semillas se ha observado en variedades de guisantes de rendimiento medio. Por el contrario, en variedades de alto rendimiento , que ya tienen un rendimiento muy alto, el efecto de las mutaciones en los genes FUL es pequeño», afirma Ferrándiz.
Para los investigadores del IBMCP, los genes FRUITFULL podrían ser beneficiosos para mejorar rápida y directamente las variedades de leguminosas. Son muy valiosos porque tienen características interesantes, como una alta resistencia a los patógenos o a la sequía, pero actualmente no se utilizan debido a sus bajos rendimientos.
«Mutar los genes FUL en estas variedades probablemente también las haría más productivas y útiles para la agricultura. Esto podría ser muy importante dados los desafíos que enfrentamos en el contexto de la crisis climática y la necesidad de desarrollar variedades que puedan resistirla mejor. «, dicen los investigadores.
Más información: Irene Martínez-Fernández et al, Análisis de mutantes de guisantes revela el papel conservado de FRUITFULL controlando el final de la floración y su potencial para impulsar el rendimiento, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2024). DOI: 10.1073/pnas.2321975121
