Un grupo de investigación colaborativo ha logrado identificar un factor de transcripción importante, GCAM1, que permite que las plantas de hepática se reproduzcan asexualmente creando progenias clonales reproducción vegetativa. Además, se reveló que este factor de transcripción tiene el mismo origen que los que regulan la secundariaformación de brotes en angiospermas. El hecho de que este factor de transcripción se haya encontrado en la hepática sugiere que fue un desarrollo antiguo importante en el ancestro común de las plantas terrestres hace al menos 430 millones de años.
Se espera que estos descubrimientos conduzcan al desarrollo de tecnologías para aumentar la tasa de cultivo de una variedad de plantas en agricultura y horticultura.
El grupo estaba formado por el investigador Yukiko Yasui ahora profesor asistente en la Universidad de Kyoto y el Profesor Asociado Kimitsune Ishizaki de la Escuela de Graduados de Ciencias de la Universidad de Kobe, además de miembros de las Universidades de Kyoto, Shinshu y Kindai, y el Instituto Max Planck para la PlantaInvestigación de mejoramiento MPIZ.
Estos resultados de investigación fueron publicados en la revista científica estadounidense Biología actual el 7 de noviembre de 2019.
Los meristemos son grupos de células indiferenciadas o no especializadas ubicadas en áreas de plantas donde el crecimiento puede ocurrir, generalmente en las puntas de la planta. Estos meristemos permiten que crezcan nuevos brotes y flores, además de permitir que muchas variedades de plantas se reproduzcanasexualmente creando clones de sí mismos. Este proceso se llama reproducción vegetativa. Las progenies clonales formadas a través de la reproducción vegetativa tienen la misma composición genética que la planta madre. La reproducción vegetativa ocurre en diferentes áreas dependiendo de la variedad de plantas, por ejemplo, tallos papa, fresa, raíces batata o incluso hojas kalanchoe. También se puede inducir mediante una serie de técnicas, como esquejes e injertos, y se utiliza comúnmente para producir plantas tanto en agricultura como en horticultura. Sin embargo, muchos aspectosdel mecanismo detrás de este sistema de reproducción sigue siendo desconocido.
La reproducción vegetativa en la hepática se lleva a cabo dentro de las copas de gema, que se forman en la superficie del cuerpo de la planta. Un grupo de investigación formado por algunos de los mismos miembros iluminó recientemente el mecanismo por el cual las gemas se desarrollan dentro de la copa de gema. Sin embargo,todavía no estaba claro qué mecanismo permitió que se formaran copas de gema en primer lugar.
Este grupo de investigación buscó aclarar qué genes juegan un papel importante en la formación de la copa de gema mediante un análisis exhaustivo de la expresión génica. A través de este análisis encontraron un factor de transcripción, que llamaron MYB1 asociado a la copa de Gemma GCAM1. Descubrieron que eliminareste gen GCAM1 de la planta evitó que se formaran copas de gema, sin embargo, la eliminación de este gen no afectó otros aspectos del crecimiento de la planta aparte de las copas de gema, lo que los llevó a concluir que las proteínas GCAM1 que codifican el gen GCAM1 son vitales paradesencadenando la formación de copas de gema.
Luego, iluminaron la función de las proteínas GCAM1 con el objetivo de controlar la formación de la copa de gema. Para hacer esto, crearon una sobreexpresión de las proteínas GCAM1 dentro de la planta de hepática. Cuando la función proteica de GCAM1 se sobreexpresa, la planta no puede crecery hay un aumento de células indiferenciadas con propiedades de células madre. En base a este resultado, se cree que GCAM1 es responsable de suprimir la diferenciación celular en las regiones de meristema, lo que en condiciones normales permitiría la formación de gemas y gemas.
GCAM1 es un gen del factor de transcripción R2R3-MYB. Se sabe que la misma subfamilia de genes en Angiospermas tiene una función de formación de brotes axilares RAX en Arabidopsis thaliana y Ciego en plantas de tomate. Para investigar esta relación evolutiva, se realizó un experimentoutilizando la planta modelo Arabidopsis thaliana.
Se ha descubierto previamente que las plantas mutantes de Arabidopsis thaliana sin el gen RAX desarrollan pocos brotes axilares en comparación con la planta de tipo salvaje control. Sin embargo, este grupo de investigación descubrió que la introducción del gen GCAM1 en este mutante causaba la cantidad de axilasbrotes para aumentar. El gen GCAM1 de Liverwort mostró la misma función en Arabidopsis thaliana, lo que indica que el gen RAX y el gen GCAM1 son ortólogos. Los ortólogos son genes de diferentes especies que evolucionaron a partir de un gen ancestral común y, por lo tanto, conservan la misma función.
Se reveló que el gen GCAM1 de la hepática y los genes responsables de la formación de yemas axilares en las angiospermas son ortólogos. De este hallazgo, se supone que la formación de la copa de gema en la hepática y la formación de yemas axilares en las angiospermas tienen el mismo mecanismo.
La tecnología para controlar la formación de brotes axilares en angiospermas podría usarse para aumentar directamente la producción de cultivos. Se espera que una mayor investigación sobre GCAM1 pueda proporcionar una base para dicha tecnología. A continuación, es necesario iluminar la red involucrada en el manejo de GCAM1, yinvestigar los puntos en común entre la hepática y las angiospermas. Esto contribuirá no solo a la comprensión de la reproducción vegetativa en la hepática, sino que también revelará el mecanismo común por el cual las plantas producen nuevos brotes.
Glosario :
> hepática Marchantia polymorpha :
se propaga a través de la reproducción vegetativa, por lo que los clones gemas de la planta madre se desarrollan dentro de las copas de gema que se forman en el cuerpo de la planta. Toda la información del genoma para la hepática ha estado disponible desde 2017 y la planta ha recibido atención como modelo parainvestigación sobre la evolución de mecanismos en plantas terrestres y funciones genéticas.
> Meristema :
Tejido que contiene células indiferenciadas. Se encuentra en partes de la planta donde puede ocurrir crecimiento.
> Arabidopsis thaliana :
También conocido como berro thale, es una pequeña planta floreciente angiosperma en la familia de las brasicáceas mostaza. Toda la secuencia del genoma de esta planta ha estado disponible desde 2000, lo que significa que a menudo se usa como modelo en biología vegetalestudios de investigación que investigan funciones y mecanismos genéticos.
> Angiospermas :
son plantas con flores que tienen semillas encerradas dentro de un carpelo. Muchos tipos de plantas terrestres se clasifican como angiospermas, incluidas plantas herbáceas, arbustos y la mayoría de los árboles.
> Factores de transcripción :
son proteínas que ayudan a activar o desactivar genes específicos y sus funciones.
> Células indiferenciadas :
Células básicas que aún no han desarrollado funciones especializadas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Kobe . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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