Una investigadora del IRNASA-CSIC descubre un mecanismo clave para la reproducción de las plantas

Un artículo publicado en la prestigiosa revista Nature Communications revela un mecanismo clave para la reproducción de las plantas que tienen flores y semillas. El estudio, impulsado por Silvia Manrique, investigadora del Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Salamanca (IRNASA-CSIC) y coautora del trabajo, descubre que un gen activa la transformación de un grupo de células vegetales normales para que adquieran capacidad reproductiva. El hallazgo podría tener importantes aplicaciones para la agricultura.

A diferencia de los animales, las plantas no tienen una línea germinal, es decir, células especializadas que dan lugar a óvulos y espermatozoides para transmitir la información genética a la siguiente generación. En cambio, en el mundo vegetal, cuando empiezan a desarrollarse las flores, algunas células adquieren la capacidad de reproducirse mediante meiosis, el tipo de división celular necesario para la reproducción sexual. El artículo publicado en Nature Communications desvela ahora que esa transformación está controlada por el gen SPOROCYTELESS/NOZZLE (SPL/NZZ). Su papel es esencial, porque cuando presenta alguna mutación, la planta es estéril.

Aunque este gen fue descubierto a finales de los años 90, “no se sabía qué era ni cuál era su papel”, explica Silvia Manrique, que comenzó a trabajar en esta línea de investigación hace casi una década en la Universidad de Milán (Italia). Ahora, “hemos visto que se une a factores de transcripción muy importantes en la reproducción, y que la interacción con ellos influye en la señalización de auxinas”, las hormonas vegetales que provocan que las células adquieran una identidad reproductiva y puedan hacer la meiosis. En definitiva, SPL/NZZ “hace que una célula normal se convierte en una célula madre de la megáspora”, la espora femenina.

El trabajo, firmado por la investigadora del IRNASA-CSIC junto con expertos de otros centros de Italia y Alemania, se desarrolló durante años a través de diferentes experimentos en la planta modelo Arabidopsis thaliana. Silvia Manrique, que es coordinadora de la nueva sección de Genómica de la Sociedad Española de Genética (SEG), se encargó de los estudios genéticos, que posteriormente fueron complementados con ensayos moleculares de interacción de proteínas, unión al ADN y señalización de auxinas.

Un paso hacia la soberanía alimentaria

“La reproducción de las plantas es muy importante y este mecanismo básico aún era desconocido”, destaca la investigadora. Sin embargo, más allá del avance del conocimiento, el hallazgo podría tener repercusiones muy importantes en el ámbito agrícola, ya que ayuda a entender cómo se produce un tipo de reproducción vegetal denominada apomixis, que no ocurre por meiosis, sino por mitosis, de manera que los descendientes son idénticos a la planta madre. “Esto es muy importante en agricultura cuando tienes un híbrido, porque si se reproduce por meiosis, se recombinan los genes y no mantienes el fenotipo; pero si hace apomixis, mantienes la misma combinación genética”, comenta.

Por ejemplo, cruzar dos variedades distintas de tomate puede dar lugar a una variedad nueva más productiva, pero cuando se reproducen esas plantas, “sus genes se recombinan y las semillas que recoge el agricultor ya no son como las que compró”. Por ese motivo, los profesionales del campo tienen que comprar semillas nuevas cada año. Por el contrario, con el control de la apomixis, “podríamos fijar la variedad y tener una planta idéntica al año siguiente”, algo que sería especialmente importante para la soberanía alimentaria de los países en desarrollo.

Entender el papel del SPL/NZZ no da la respuesta definitiva, pero “es una pieza más del puzle que nos permitiría controlar la reproducción de las plantas por apomixis”, produciendo “clones de sí mismas”. Así, si se encuentran combinaciones genéticas que mejoren el rendimiento o la calidad de un cultivo, podría mantenerse en el tiempo esa nueva variedad, facilitando la distribución de las semillas y dando más control a los agricultores, especialmente si trabajan con especies que no se pueden autofecundar, como muchas hortícolas o cereales como el maíz, el trigo o el arroz.