Los tomates han recorrido un largo camino desde sus orígenes como bayas del tamaño de un guisante debido a que los humanos cultivan plantas de tomate para producir fruta más grande. Sin embargo, las mutaciones favorables que acompañaron al aumento del tamaño de la fruta y otros rasgos beneficiosos no siempre juegan bien juntos.estudio publicado en Celda el 18 de mayo descubrió que las mutaciones naturales en dos genes importantes de tomate que fueron seleccionados para diferentes propósitos en la reproducción pueden causar ramificaciones extremas y reducir el rendimiento del fruto cuando ocurren en la misma planta. Sin embargo, los investigadores han encontrado una manera de usar esos genespara crear una planta de tomate mejorada que produzca una mayor cantidad de tomates.
Uno de los dos genes es antiguo, se remonta a cuando los nativos americanos en América del Sur y Central domesticaron la planta de tomate hace más de 8,000 años. Ese gen hace que el "casquillo" frondoso verde en la parte superior de las frutas de tomate crezca, elEl otro gen, llamado Jointless2, es un mutante del siglo XX, lo que da como resultado un tallo más liso conectado a la fruta y un apego más firme a la planta. Jointless2 es particularmente buscado porque hace que los tomates sean más fáciles de cosechar, peroLa presencia de ambas mutaciones en una planta hace que las ramas que hacen que las flores y más tarde, la fruta, conocidas botánicamente como "inflorescencias", se ramifiquen salvajemente en patrones que se parecen "un poco a una escoba".
"En la superficie, pensarías que es genial porque más ramas en cada inflorescencia significan más flores, lo que significaría más frutas; pero de hecho, más ramas y flores no siempre se traducen en más frutas", dice el autor principal ZacharyLippman, un genetista de plantas en el Laboratorio Cold Spring Harbor. "Para producir esas frutas, la planta tiene que bombear muchos recursos en las frutas jóvenes a medida que comienzan a crecer. Pero las plantas no pueden manejar ese desequilibrio de tener demasiadasfrutos, por lo que la fertilidad es bastante baja ". En otras palabras, las plantas de tomate altamente ramificadas terminan produciendo menos tomates.
Sin embargo, Lippman y sus colegas pensaron que podría tener ventajas tener bajos niveles de ramificación, de modo que la planta de "ramificación débil" tendría más flores que una planta sin ramificación, pero no tantas que los tomates no puedan crecer.Decidieron investigar los genes detrás de las ramas con flores y sus patrones de crecimiento.
Primero, el equipo descubrió genes que causaron mutantes de "ramificación fuerte". Encontraron mutaciones en dos genes estrechamente relacionados, los cuales juegan un papel en iniciar el crecimiento de las flores al activar y desactivar los genes en las células madre de las plantas. Uno de los genes, Jointless2, ya era bien conocido en los círculos genéticos del tomate, pero se desconocía la función del segundo gen. Para averiguar qué hacía el gen sin Jointless2, los investigadores utilizaron la "edición de genes" CRISPR para crear un tomate con una mutación en el gen misteriosoEsos mutantes crecieron sépalos más grandes, las hojas pequeñas en la base de una flor que se convierten en parte de la pequeña tapa verde de las frutas. No está claro cuál sería el beneficio de los sépalos más grandes y una tapa verde más grande, dice Lippman, pero elLa mutación está presente en más del 85% de los tomates modernos, lo que significa que es difícil reproducir un tomate sin juntas sin correr el riesgo de ramificación extrema.
"En la década de 1970, los criadores querían usar Jointless2 tanto que dijeron: 'Vamos a encontrar una manera de usar la genética para nuestro beneficio, y vamos a encontrar otros genes para suprimir la ramificación'.Así que sabían que tenían esta ramificación extrema, pero no sabían qué gen estaba mutado ", dice Lippman." Su objetivo era suprimir la ramificación, devolverla al estado no ramificado, que es lo que se ve en el supermercado.almacenar con tomates en la vid. Y lo lograron. Lo lograron en muchos casos, pero no en todos. Al hacerlo, sentimos que han perdido la oportunidad de lograr una ramificación débil, para ajustar la arquitectura de tal manera que ustedpuede obtener un beneficio "
Con los genes impulsores de ramas recientemente identificados en la mano, los investigadores pudieron usar mutaciones naturales y CRISPR para diseñar varias plantas de tomate diferentes con diversos grados de ramificación de inflorescencia, incluyendo una con "ramificación débil" pero alto rendimiento de fruta. Lippman esperaque los resultados de este estudio pueden ser útiles no solo para los criadores de tomate, sino también para otros cultivos. Los tomates son del mismo género que las papas y las berenjenas así como las sombras nocturnas venenosas. También pertenecen a la misma familia que el tabaco.y pimientos. Algunos de estos genes también pueden ser importantes para esos cultivos, y los principios detrás del experimento también pueden aplicarse a plantas relacionadas de forma distante.
"Cuanto más comprendamos acerca de la biología básica de las plantas, los mecanismos básicos del crecimiento de las plantas y el desarrollo de las plantas, más tenemos a nuestro alcance el conocimiento y las herramientas para reelaborar el sistema o ajustarlo y explotarlo", dice Lippman."Incluso cuando encontramos mutaciones negativas, podemos explotar ese conocimiento y convertirlo en positivo".
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