Paz Merelo publica en la revista Current Biology un relevante trabajo para la mejora de cultivos

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La investigadora de la segunda edición del Programa ComFuturo de la Fundación General CSIC, Paz Merelo Cremades, ha publicado en la revista Current Biology un relevante trabajo que podría abrir las puertas a futuras aproximaciones biotecnológicas encaminadas a incrementar la cosecha en cultivos extendiendo la duración del periodo de floración o, en otras palabras, retrasando la llamada “parada de la proliferación”.

Muchos cultivos de gran importancia económica (por ejemplo, leguminosas y cereales) y especies silvestres son plantas anuales: florecen solo una vez y después se agotan y mueren. En estas plantas, el inicio de la reproducción está marcado por la formación de las primeras flores. Las señales que controlan el inicio de la floración están muy estudiadas. Sin embargo, hay otro momento muy importante para la reproducción y es su final, lo que podríamos llamar la “menopausia” vegetal. Se ha observado en muchas especies que después de la producción de un cierto número de frutos, se detiene la producción de flores. Esta parada está marcada por el cese de la actividad de los meristemos, que son las reservas de células madre que mantienen el crecimiento y la producción de órganos continua de las plantas, y se conoce como “parada de la proliferación”.

En este trabajo, Paz Merelo y colaboradores han utilizado la especie modelo Arabidopsis thaliana y técnicas de biología molecular y celular, genética y análisis de imágenes con el fin de definir con elevada resolución espacio-temporal la secuencia de eventos moleculares y celulares que desencadenan dicha parada de la proliferación.

Por un lado, han realizado un estudio muy detallado de qué cambios ocurren en el meristemo antes de la parada, con el objetivo de entender qué fases tienen lugar y qué las caracteriza. Por otro lado, han estudiado unas hormonas vegetales importantes para mantener la proliferación, las citoquininas. Con marcadores fluorescentes que permiten seguir su actividad, han podido ver que probablemente son las desencadenantes de la parada y que su actividad se bloquea completamente en el momento de esa parada, un bloqueo en el que el factor de transcripción FRUITFULL juega un papel esencial, según han descubierto también los autores del trabajo.

Este trabajo es pionero porque muestra muy de cerca, por primera vez, cómo se comportan los meristemos y qué cambios experimentan. Esto permitirá a la comunidad científica diseñar nuevos experimentos para controlar el periodo de floración y su final o para identificar más factores implicados en su control con mucha más precisión.

Dado que en este estudio se demuestra que las citoquininas evitan la parada de la proliferación y, por tanto, extienden el periodo de producción, las rutas relacionadas con estas hormonas serían dianas prometedoras en programas de mejora de cultivos. Además, el rendimiento de muchos cultivos depende en gran medida de las condiciones ambientales. Así pues, la obtención de variedades con una fase reproductiva más extensa (parada de la proliferación tardía) permitiría ajustar la producción frente a cambios climáticos puntuales.

Esta imagen muestra una inflorescencia de Arabidopsis thaliana en el momento de la parada de la proliferación (izquierda). Se pueden ver las yemas florales paradas y los últimos frutos producidos. En el panel central se observa una imagen 3D del meristemo obtenida mediante un microscopio confocal. El meristemo se encuentra en el centro de la inflorescencia y puede visualizarse tras eliminar las yemas paradas. En el panel de la derecha se observan distintas proteínas o sensores fluorescentes (en verde, rojo y amarillo), que permiten seguir la pista a diferentes genes u hormonas a lo largo del tiempo en el meristemo. Se muestran cortes longitudinales (de arriba a abajo) del meristemo.

Referencia científica:
Paz Merelo, Irene González-Cuadra, Cristina Ferrándiz. A cellular analysis of meristem activity at the end of flowering points to cytokinin as a major regulator of proliferative arrest in Arabidopsis. Current Biology. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2021.11.069