La mayoría de la gente no sabe esto, pero los pepinos que compramos en el supermercado son puramente femeninos, cultivados a partir de plantas que se criaron cuidadosamente para producir flores solo femeninas. Pero mientras los agricultores saben desde hace mucho tiempo que los factores de "feminidad"en el éxito agrícola: cuanto mayor es el porcentaje de flores femeninas, mayor es el rendimiento tanto de semillas como de frutas, es solo recientemente que los científicos han revelado la base molecular de la determinación del sexo de las plantas.
En un estudio publicado en ciencia el 6 de noviembre de 2015, el Prof. Rafael Perl-Treves, de la Facultad de Ciencias de la Vida Mina y Everard Goodman de la Universidad de Bar-Ilan, mostró cómo el gen que codifica "androecy", un estado en el que una planta produce machossolo flores: media la producción de una enzima vegetal clave que determina si una yema en etapa temprana se convertirá en una flor que es completamente masculina o totalmente femenina. Cuando el nivel de esta enzima se manipula dentro de una yema microscópica, es posibledirigir la "identidad" sexual de las flores a voluntad.
Minoría "Unisex" del Reino de las Plantas
"La mayoría de las plantas son hermafroditas, lo que significa que sus flores individuales contienen órganos reproductores masculinos y femeninos, que producen polen y semillas", dice Perl-Treves. "Mi investigación, por otro lado, se centra en la minoría de especies de plantas: el diez por ciento de las plantas con flores cuyas flores tienen solo estructuras reproductivas masculinas o femeninas. Este es un tema candente, porque cuanto mayor es el porcentaje de flores femeninas, mayor es el rendimiento del cultivo. Nuestro estudio muestra que una familia particular de estas plantasposee una estrategia especializada para la determinación del sexo: producen flores femeninas a través de un mecanismo impulsado por enzimas que reprime la aparición de órganos masculinos y promueve el desarrollo de un ovario ".
Perl-Treves es un experto en la genética molecular de las cucurbitáceas, una familia de plantas que incluye pepino, calabaza, sandía y melón. En este y en trabajos previos realizados junto con sus colegas franceses, el Dr. Abdelhafid Bendahmane y el Dr. CatherineDogimont, del Instituto Nacional de Investigación Agronómica INRA, Perl-Treves aisló dos de los tres genes que desempeñan un papel en la expresión sexual de cucurbitáceas el tercer gen fue aislado hace años por otro israelí, el Dr. Tova Trebitsch.Ahora, Perl-Treves y sus colegas han descifrado el mecanismo molecular que media la determinación sexual del pepino.
"Nuestro trabajo se centró en el gen androecy, que produce el fenotipo de flores masculinas", explica Perl-Treves. "Descubrimos que es este gen el que también controla la producción de flores femeninas. Lo haceal producir una enzima, ACS11, que limita la biosíntesis de una hormona vegetal natural llamada etileno. Cuando el ACS11 está activo, es decir, cuando el etileno se produce en la ubicación correcta, se desarrollan flores femeninas. Sin embargo, cuando una mutación causaPara inhibir ACS11, el resultado es un nivel más bajo de etileno en el botón floral en desarrollo. En estas circunstancias, se producen flores masculinas en lugar de femeninas ".
Elección de su preferencia sexual planta
Perl-Treves aún no ha caracterizado el mecanismo molecular exacto por el cual el etileno reprime la aparición de flores masculinas. Sin embargo, dice que el descubrimiento de esta dinámica mediada por genes ya puede ser de importancia práctica.
"La producción de etileno puede modificarse cuantitativamente, cambiando así el sexo de una planta en desarrollo", dice, y agrega que, incluso antes del aislamiento de los genes involucrados, el ajuste sexual ya se había logrado mediante el uso de la combinación cruzada clásicatécnicas de reproducción y tratamientos con hormonas químicas ". Ahora que comprendemos el papel muy específico que desempeña este gen en la determinación del sexo, es posible utilizar 'diagnósticos' de ADN directos para seleccionar plantas que sean ventajosas para la agricultura. Aunque este estudio involucra cucurbitáceas, este enfoqueTeóricamente podría formar la base de estrategias para mejorar la productividad de otros cultivos.Por ejemplo, en árboles unisexuales como la fecha de la palma y el pistacho, las pruebas de ADN que predicen el sexo del árbol en el vivero tendrían una gran importancia económica, ya que lleva años para el género del árbol.para hacerse evidente, y los árboles femeninos son los necesarios para cosechar fruta ".
El descubrimiento también puede crear métodos de cruzamiento basados en genética más eficientes para la producción comercial de semillas.
"Para crear semillas híbridas por cruces, los productores de semillas castran las flores a mano, lo cual es un proceso muy laborioso", explica Perl-Treves. "Ahora que conocemos el mecanismo de las cucurbitáceas para reprimir la masculinidad, este mecanismo basado en genes podríaposiblemente sea manipulado genéticamente en especies que no sean cucurbitáceas en algún momento en el futuro "
Artefacto de la "Evolución Sexual"
Después de aislar el gen que determina el sexo en los pepinos, los colegas de Perl-Treves descubrieron el mismo gen en un "primo" de cucurbitáceas: el melón. Como un par de monedas acuñadas simultáneamente que se encuentran en dos sitios arqueológicos separados, el descubrimiento hace queposible determinar cuánto tiempo atrás en la historia botánica se sabía que ocurría este mecanismo.
"El melón y el pepino son dos especies que evolucionaron de la misma familia", dice. "Basado en el tiempo en que se cree que estas dos especies se separaron entre sí, podemos estimar que este mecanismo genético compartido ha estado determinandoel sexo de las plantas durante unos diez millones de años "
En una escala de tiempo significativamente más corta, Perl-Treves dice que si bien tomó años de intensos esfuerzos de mapeo de genes para aislar el ADN responsable de la determinación del sexo, todavía hay un largo camino científico por delante.
"Nuestro objetivo futuro es comprender exactamente cómo la biosíntesis de etileno reprime las flores masculinas, permitiendo que emerjan las hembras", dice. "Esta es solo una de las preguntas genéticas del desarrollo sobre la reproducción de plantas que algún día podrían generar importantes activos biotecnológicos".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Bar-Ilan . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :