Mes en la ciencia - Agosto 2019: Identifican un gen fundamental de la fecundación y desarrollo de plantas

También está presente en animales. El hallazgo, realizado por científicos del Instituto Leloir y colegas, sienta bases para mejorar la producción de semillas de cultivos de interés agronómico. 

Jorge Muschietti (izq.), Pablo Cerdán, Sofía Arellano.

En un hallazgo que recuerda que los animales y los vegetales pueden tener genes idénticos y con funciones parecidas, científicos argentinos identificaron que un segmento de ADN esencial para la supervivencia de mamíferos cumple un rol clave en la fecundación y desarrollo de las plantas, incluyendo su floración.

“La importancia del hallazgo reside en que los procesos de fertilización y embriogénesis son esenciales para la producción de semillas”, subrayó uno de los directores del proyecto, el doctor Pablo Cerdán, jefe del Laboratorio de Biología Molecular de Plantas de la Fundación Instituto Leloir (FIL) e investigador independiente del CONICET.

Según explicó Cerdán, los estudios se realizaron en Arabidopsis thaliana, una planta que comparte mecanismos biológicos con el trigo, el maíz, la soja y otros cultivos de importancia mundial. El gen identificado se llama MED30 y los investigadores verificaron que, si los granos de polen (que portan las gametas masculinas) transportan copias defectuosas, aunque haya fertilización el embrión se aborta de forma temprana.

El descubrimiento “aporta nuevas herramientas a la búsqueda de estrategias biotecnológicas para mejorar la producción de semillas en plantas de interés agronómico”, señaló la doctora Gabriela Pagnussat, también líder del avance y codirectora del laboratorio de Investigación Biología de Organelas y del Desarrollo en el Instituto de Investigaciones Biológicas (IIB), que depende del CONICET y de la Universidad Nacional de Mar del Plata (UNMDP).

Gabriela Pagnussat y Diego Fiol.

Gen clave

Los autores del estudio desarrollaron plantas con el gen MED30 inactivado para identificar su función y descubrieron que los granos de polen tenían menor eficiencia en la producción del tubo polínico, es decir, la estructura que alcanza al óvulo para la fertilización.

“En estos casos observamos abortos tempranos. Estos datos sugieren un efecto paterno, ya que el gen MED30 de origen materno, provisto por el óvulo, no era suficiente para restaurar el desarrollo embrionario”, explicó la primera autora del estudio, la doctora Aime Jaskolowski, becaria del CONICET en el grupo de Cerdán.

El gen también demostró ser crucial para otros procesos fundamentales de las plantas, como la floración.

Algo que llamó la atención de los investigadores es que el proceso identificado por primera vez en plantas está conservado en animales. “Hay evidencia científica de que el gen MED30 es esencial para la supervivencia de los ratones una vez que nacen, y hay pruebas de que también juega un rol en el desarrollo embrionario humano”, indicó Jaskolowski.

“Aumentar la eficiencia del crecimiento del tubo polínico tendría una incidencia directa en la capacidad de producir semillas”, indicó otro de los autores del estudio, el doctor Jorge Muschietti, del Instituto de Investigaciones en Ingeniería Genética y Biología Molecular “Dr. Héctor Torres” (INGEBI), que depende del CONICET.

Y agregó que el hallazgo “facilitaría en el futuro el manejo de los cruzamientos entre especies y/o variedades, permitiendo así un apropiado mejoramiento genético con menor riesgo de dispersión de polen hacia el medio ambiente”.

Del avance también participaron Sabrina Iñigo, Sofía Arellano y María Oldra, de la FIL y del CONICET; Leonardo Arias y Diego Fiol, del  IIB (CONICET- UNMDP); Ana Sede,  del INGEBI; y Hernán Lorenzi, del J. Craig Venter Institute, en Rockville, Maryland, Estados Unidos.