Descubriendo los pequeños secretos para cultivar las flores más grandes del mundo

En algún momento de sus vidas, todos los biólogos y entusiastas de las plantas se enfrentan a la misma pregunta incómoda e incómoda: “¿cual es tu planta favorita?"Si bien no tengo una buena respuesta para eso, si preguntas Dr. Jeanmaire Molina, ella no lo dudará y te dirá que su planta favorita en el mundo es rafflesia. Y para ser justos, estas plantas son bastante intrigantes.

rafflesia es un género con 41 especies nativas de los bosques tropicales del sudeste asiático, desde Tailandia hasta Malasia central. Estas plantas –conocidas como padma (indonesio y malayo) o patma (javanés) en idiomas locales– despierta la curiosidad de todos por varias razones. En primer lugar, tienen el récord de las flores más grandes del mundo, y algunas especies producen flores de aproximadamente un metro de diámetro. Si eso no fuera lo suficientemente llamativo, estos las flores emiten calor y tienen un olor distintivo a carne en descomposición que atrae a las moscas carroñeras que los polinizan. En segundo lugar, estas plantas pertenecen a un grupo selecto de plantas al que sólo El 1% de las especies de plantas con flores conocidas pertenecen: las plantas parásitas. Si bien existen muchos tipos diferentes de plantas parásitas, rafflesia es conocido por ser un holoparásito, lo que significa que no fabrican su propio alimento mediante la fotosíntesis como lo hacen la mayoría de las plantas. En cambio, utiliza una estructura absorbente llamada haustorio extraer agua y nutrientes de las plantas que infestan –lo que, en el caso de raflesia, son sólo las vides del género tetrastigma. En tercer lugar, y probablemente una de sus características más llamativas, es que rafflesia ha perdido completamente el genoma del cloroplasto, planteando dudas sobre si todavía podemos considerarla una planta.

Por fascinantes que sean, no sorprende que estas plantas hayan aparecido con frecuencia en la cultura pop, desde Vileplume De Pokémon a Stranger Things' Demogorgón. Sin embargo, estas plantas están en peligro crítico de extinción, con El 60% de las especies de este género corren grave riesgo de extinción debido a la degradación de sus hábitats naturales. Por esta razón, se han realizado diferentes esfuerzos para propagarlos, y aquí comienza el desafío (y los dolores de cabeza asociados).

El Dr. Jeanmaire Molina es originario de Filipinas, el país con más rafflesia especies (al menos 13). Sin embargo, su primer encuentro con rafflesia Fue durante un viaje de estudios a Malasia en 2004 como parte de sus estudios de posgrado. En entrevista con Botany One, Molina comentó que este encuentro de amor a primera vista, como ella lo describió, allanó el camino para la misión de su vida: comprender la biología de las especies de Rafflesia y buscar formas efectivas de propagarlas. Esta salida de campo fue el inicio de la aventura de Molina de estudiar al “Panda del Mundo Vegetal” y, naturalmente, buscar financiación para su investigación –incluida una campaña de crowdfunding titulada “Si Lady Gaga pudiera usar una flor, sería Rafflesia”. Al final, no fue Gaga sino el Jardín Botánico de Estados Unidos, una Agencia Federal con más de dos siglos de experiencia en conservación de plantas, que financió la investigación de Molina para intentar propagar el “Panda del Mundo Vegetal”, como ella lo llamó.

Hasta la fecha, la mejor manera de propagar la rafflesia especie parece estar injertada rafflesia-infectado tetrastigma a un portainjerto no infectado, una técnica que se ha utilizado en Jardines Botánicos de Bogor (Bogor, Indonesia) para producir varias flores para sus colecciones vivas. Por el contrario, los esfuerzos por propagar especies de Rafflesia a través de semillas han fracasado en general. en un estudio previo por Molina y sus colegas del Jardín Botánico de Estados Unidos, intentaron inducir la germinación de R. speciosa semillas que utilizan varios reguladores de crecimiento de renombre, incluidas las estrigolactonas, que se sabe que promueven la germinación de otras plantas parásitas. Sin embargo, no importa el compuesto ni su concentración, ninguna semilla germina. Este mismo escenario frustrante se ha repetido en varios otros artículos de diferentes grupos de investigación, lo que llevó a Molina a querer profundizar en la biología de rafflesia semillas, interés que resultó en su artículo más reciente, publicado en la revista Plants, People, Planet. Y cuando digo "profundizar", lo digo en serio ya que esta investigación fue la primera en construir y estudiar el transcriptoma de rafflesia semillas, es decir, los genes expresados ​​en ellas.

Molina y su equipo evaluaron el transcriptoma de Rafflesia especiosa semillas con las de otras cuatro especies de plantas: Arabidopsis, Gritar, Cuscuta y Anoectochilus. Arabidopsis Sirve como especie vegetal modelo y sus genes han sido ampliamente estudiados, lo que la convierte en una referencia obligatoria para casi cualquier estudio de biología molecular. Por otro lado, Gritar y Cuscuta También son plantas parásitas similares a rafflesia, y tenerlos en el estudio podría informar si rafflesia Las semillas funcionan como las de otros parásitos. Finalmente, Anoectochilus es un micoheterótrofo Orquídea que depende de hongos micorrízicos durante la germinación de las semillas. Esta última especie se incluyó en el estudio para evaluar la posibilidad de que rafflesia Depende de microorganismos para su germinación, lo que debería reflejarse en sus genes.

Los resultados de este trabajo demostraron que rafflesia Las semillas expresan un conjunto de genes que también se encuentran en las semillas de las plantas parásitas. Estos genes se conocen como “genes parásitos centrales”y están relacionados con procesos comunes a todas las plantas parásitas, procesos comunes a todas las plantas parásitas, como la degradación de los tejidos del huésped y la formación de haustorios.

Aún así, los autores se sorprendieron por algunas ausencias notables en el rafflesia transcriptoma: D14 y genes relacionados con la síntesis de carotenoides. D14 es un gen responsable de orquestar la germinación de Gritar semillas en respuesta a estrigolactonas y la inhibición de la síntesis de carotenoides ha demostrado ser una cuestión clave para la germinación de semillas de plantas parásitas. La ausencia de estos genes en el raflesia El transcriptoma explica la imposibilidad de germinar sus semillas utilizando técnicas de otras plantas parásitas. Recuerde que Molina y su equipo no lograron utilizar estrigolactonas para estimular rafflesia ¿germinación? Este estudio muestra por qué: ¡las semillas no tienen los genes para responder a este compuesto! Del mismo modo, los inhibidores de la síntesis de carotenoides no estimularon la germinación de esta especie, ya que, en primer lugar, no produce estas sustancias. En conjunto, estos resultados indican que el metabolismo del “Panda del mundo vegetal” es más diferente de lo que esperábamos, y su propagación no puede llevarse a cabo con la misma lógica que otras plantas parásitas.

Otra ausencia notable en el rafflesia El transcriptoma de la semilla era RAM2, un gen asociado con la simbiosis micorrízica en Anoectochilius. Este resultado sugiere que rafflesia Puede depender de algo más que este tipo de interacción con los hongos para obtener nutrientes. En cambio, el rafflesia El transcriptoma exhibió una mayor proporción de genes relacionados con el metabolismo de los ácidos grasos en comparación con las otras especies de plantas estudiadas. Este hallazgo resalta la importancia de la descomposición y el metabolismo de los ácidos grasos en rafflesia germinación de semillas, especialmente porque se sabe que estas especies tienen grasa endospermas. El transcriptoma de la semilla de Rafflesia también mostró varios genes asociados con la formación del haustorio, una estructura estimulada por diversos compuestos producidos por su huésped. tetrastigma. Como resultado, Molina y su equipo sugieren que “Puede que en el futuro valga la pena probar estos compuestos en experimentos de germinación de semillas de Rafflesia..

En general, el estudio de Molina y su equipo nos acercó un paso más a la comprensión de la biología de la semilla de rafflesia –un conocimiento que promete desentrañar la clave para su exitosa propagación y conservación. Esperemos que futuros estudios en rafflesia La germinación puede aprovechar el estudio del equipo de Molina y (¡cruzar los dedos!) divertirse con resultados exitosos en lugar de nuevos dolores de cabeza. Más que eso, el equipo tiene grandes aspiraciones:

"Creemos que Rafflesia tiene un importante potencial de participación sin explotar. Esperamos que este estudio del transcriptoma de semillas nos acerque a una realidad en la que los jardines botánicos de todo el mundo cultivan Rafflesia para su conservación y, al mismo tiempo, aumentan la conciencia pública y la apreciación de una maravilla evolutiva."

La asociación entre Molina, el Jardín Botánico de Estados Unidos y nuevos colegas de Filipinas ya está realizando nuevos viajes de campo y varios ensayos de propagación nuevos. Esperemos que sus investigaciones nos ayuden a seguir dilucidando la biología de estas destacadas especies, acercándonos cada vez más a una técnica que nos permita apreciar rafflesia en el jardín botánico más cercano y su hábitat natural y que ayudará a que más personas encuentren en rafflesia una nueva planta favorita.

LEE EL ARTÍCULO:
Molina, J., Wicaksono, A., Michael, T. P., Kwak, S. H., Pedales, R. D., Joly‐Lopez, Z., … & Purugganan, M. D. (2023). The seed transcriptome of Rafflesia reveals horizontal gene transfer and convergent evolution: Implications for conserving the world’s largest flower. Plants, People, Planet. https://doi.org/10.1002/ppp3.10370

Carlos A. Ordóñez Parra
Carlos (él/él) es un ecologista de semillas colombiano que actualmente realiza su doctorado en la Universidad Federal de Minas Gerais (Belo Horizonte, Brasil) y trabaja como editor científico en Botany One. Puedes seguirlo en Twitter en @caordonezparra.

Traducción al español y portugués de Carlos A. Ordóñez-Parra. (en progreso)

Cubierta: Rafflesia arnoldii. Imagen: LukeTriton / Wikimedia Commons