El amor por las plantas puede ser un asunto complicado. Cuando se trata de la reproducción, algunas especies de plantas, como la norteamericana Arabidopsis lirata, han desarrollado una estrategia fascinante conocida como autoincompatibilidad, que les impide autofertilizarse, promoviendo así la diversidad genética. Pero en ciertos casos, esta autoincompatibilidad puede romperse, permitiendo que la planta se autofecunde. Este misterio botánico fue el foco de un estudio reciente de Li y sus colegas, publicado en la revista Nature Communications.
Los hallazgos clave de la investigación giran en torno al papel de lo que se conoce como el lugar geométrico S. Tradicionalmente, se ha pensado que las mutaciones en los genes del locus S, responsables del reconocimiento del propio polen, podrían causar la ruptura de la autoincompatibilidad. Sin embargo, Li y su equipo descubrieron que, en el caso de Sand Cress, Arabidopsis lirata, con alelos S homocigóticos S1S1, es decir, plantas que tienen el mismo gen S1 de ambos padres, este no es el caso. Más bien, proponen que un modificador específico de S1 desvinculado del locus S podría ser responsable de la autocompatibilidad observada en ciertas poblaciones que se autofecundan.
La autoincompatibilidad impide la autofertilización en ciertas plantas, promoviendo así la diversidad genética, un factor clave para la supervivencia en condiciones ambientales variables. norteamericana Arabidopsis lirata suele practicar esta estrategia. Sin embargo, se han observado algunas transiciones independientes hacia la autocompatibilidad y la autofecundación, vinculadas a alelos S específicos (S1 y S19). El estudio vincula aún más esta autocompatibilidad con estos alelos S específicos, desafiando la visión tradicional de la ruptura de la autoincompatibilidad debido a mutaciones en el locus S.
“Los autopolinizadores tienen un mayor potencial para establecer poblaciones autosuficientes fuera de su área de distribución natural como especies invasoras y pueden sobrevivir sin insectos polinizadores. Por lo tanto, una mejor comprensión de los mecanismos que pueden llevar a que los polinizadores cruzados se conviertan en autopolinizadores es de gran relevancia ecológica”, explica Marc Stift, ecólogo evolutivo de la Universidad de Konstanz y uno de los autores del estudio. en un comunicado de prensa.
Usando un método único que implica cruces entre plantas autocompatibles (SC) y autoincompatibles (SI), y centrándose aún más en los cruces que involucran plantas SC de los dos antecedentes de locus S más comunes asociados con la autofecundación, S1 y S19, Li y sus colegas. lograron proporcionar pruebas sólidas para su hipótesis. Su método se basó en determinar el sistema de reproducción de más de 1,503 descendientes de estos cruces mediante el cálculo de un índice SC. Calcularon el éxito de la reproducción midiendo la longitud de la fruta. En su artículo, Li y sus colegas escriben:
Después de la polinización, las frutas se alargan para acomodar las semillas en desarrollo y alcanzan su tamaño final una o dos semanas después de la polinización. La longitud de la fruta es un buen indicador del número de semillas. Por lo tanto, dado que las semillas solo se pueden contar de manera confiable al menos cuatro semanas después de la polinización, usamos la longitud de la fruta a las dos semanas como un indicador del conjunto de semillas para permitir un mayor rendimiento y permitir la detección de más plantas.
Li et al. 2023
En sus resultados, Li y sus colegas encontraron que los cruces entre plantas autocompatibles y autoincompatibles producían progenie tanto autocompatible como autoincompatible, siendo cruciales los alelos S de la pareja autoincompatible. En los casos que involucran el alelo S S1, los investigadores encontraron que la autocompatibilidad no podía atribuirse a una mutación en el locus S, sino que sugería la participación de un modificador específico de S1 no vinculado.
En otras palabras, los genes de autorreconocimiento estaban de alguna manera involucrados en la ruptura de la autoincompatibilidad en el berro de arena, pero no por el mismo mecanismo que se conoce de otras especies. Al contrario: "De hecho, nuestros experimentos revelaron una progenie con genes idénticos de autorreconocimiento, de los cuales algunos eran autoincompatibles y otros completamente autofértiles", dice Yan Li, quien realizó los experimentos de cruce para sus estudios de doctorado en Constanza. Esto proporciona una fuerte evidencia para el mecanismo alternativo previamente no probado que involucra un gen modificador.
"Ahora tendremos que averiguar si este mecanismo es exclusivo del berro de arena, o si también ha llevado a la transición de polinizador cruzado a autopolinizador en otras especies de plantas", agrega Stift.
LEA EL ARTÍCULO:
Li, Y., Mamonova, E., Köhler, N., van Kleunen, M. y Stift, M. (2023) “Ruptura de la autoincompatibilidad debido a la interacción genética entre un alelo S específico y un modificador no vinculado, " Nature Communications, 14 (1), pág. 3420. Disponible en: https://doi.org/10.1038/s41467-023-38802-0.
Imagen de portada: Arabidopsis lirata flores Imagen: M. Stift
