Cerca de 350 familias de plantas con flores se reproducen naturalmente en forma asexual, por medio de semillas que son genéticamente idénticas a la planta madre. Sin embargo, casi todas las plantas usadas como alimentos por las personas se reproducen sexualmente, es decir, mediante la fusión de gametos masculinos y femeninos lo cual implica la combinación de caracteres maternos y paternos. La versión on line de la revista científica Nature, describe un trabajo que si bien no logró crear plantas capaces de formar semillas asexualmente, sí logró trazar un camino muy importante hacia ese objetivo. Para el director del grupo de trabajo que realizó el estudio, Jean-Philippe Vielle-Calzada, becario internacional de investigación del Instituto Médico Howard Hughes (HHMI, según sus siglas en inglés) de Estados Unidos, el descubrimiento podría tener profundas implicancias para la agricultura.
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| La Arabidopsis thaliana al cabo del experimento |
“Las compañías agrícolas y los agricultores de todo el mundo tienen un gran interés en este método”, destacó el doctor Vielle-Calzada en un comunicado de prensa del HHMI. De ser accesible, permitiría simplificar las laboriosas técnicas de cruzamientos que se utilizan actualmente para producir las semillas híbridas con características deseables”,
Muchas de las características cuidadosamente seleccionadas de los cultivos híbridos se “borran” durante el proceso de la reproducción sexual, ya que sólo algunas de las plantas hijas las heredan de sus padres. La segregación (separación) de los caracteres deseables obliga a las empresas semilleras a producir anualmente nuevas semillas híbridas y a los productores a adquirirlas antes de la siembra. Según informó el HHMI se estima que a nivel mundial se gastan unos $36 mil millones de dólares al año en la comercialización de semillas para cultivos, especialmente las que contienen características deseadas como fortaleza y resistencia contra enfermedades. Este alto costo de las semillas es un impedimento importante para la siembra por parte de los pequeños productores en los países menos desarrollados, sobre todo en África, Asia y América Latina.
TRAS EL DESARROLLO DE UNA SEMILLA CLONAL
Al igual que en los animales, la reproducción sexual en las plantas involucra la generación de numerosos gametos masculinos (que derivan del polen) y usualmente uno o unos pocos gametos femeninos (ovocélulas). “Ambos tipos de gametos (masculinos y femeninos) llevan sólo el 50 por ciento de los genes del organismo, ya que durante su formación el número de cromosomas se reduce a la mitad. Cuando un gameto masculino fecunda a un gameto femenino, el número total de genes se reestablece, y se inicia la formación de un embrión que queda contenido dentro de una semilla. Esta semilla al germinar generará una nueva planta”.
Además de la clásica reproducción sexual, existen en las plantas varios tipos de reproducción asexual, que pueden o no involucrar la formación de semillas. “Cuando la reproducción asexual se hace a través de semillas se conoce con el nombre general de “apomixis”. Durante el proceso de reproducción apomíctica se forman gametos femeninos cuyo número cromosómico no ha sido reducido a la mitad (gametos no reducidos). A continuación, la gameta femenina no reducida no espera a ser fecundada por un gameto masculino, sino que origina directamente un embrión, en un proceso conocido como “partenogénesis”. Las plantas hijas resultan ser genéticamente idénticas a la planta madre”, indicó la doctora Pessino.
Lo que Vielle-Calzada y sus colegas lograron es inducir artificialmente la formación de gametos no reducidos, una etapa muy importante de la reproducción asexual vía semillas (apomixis) en la planta Arabidopsis thaliana. Esta pequeña planta, usada habitualmente como modelo para investigar procesos biológicos en los laboratorios, se reproduce naturalmente sólo en forma sexual. Los investigadores realizaron una búsqueda de genes que estaban activos en sus órganos reproductivos. “Uno de esos genes, llamado Argonauta 9, les pareció especialmente interesante, ya que si se inhibía su actividad la planta era capaz de producir varios gametos femeninos alterados que contenían el material genético completo”.“Estas plantas mutantes de Arabidopsis thaliana se parecían notablemente a las plantas apomícticas, que producen naturalmente gametos femeninos no reducidos, por lo menos en lo que respecta a la primera etapa de este tipo asexual de reproducción. Curiosamente, Argonauta 9 realiza su tarea procesando una serie de elementos genéticos móviles conocidos como retrotransposones" ( Los transposones o genes saltarines y retrotransposones son elementos móviles que se desplazan de un sitio a otro del genoma, donde se sitúan más o menos aleatóriamente y que si se insertan en regiones codificantes pueden causar mutaciones e incrementar la variabilidad genética ).
Muchas de las características cuidadosamente seleccionadas de los cultivos híbridos se “borran” durante el proceso de la reproducción sexual, ya que sólo algunas de las plantas hijas las heredan de sus padres. La segregación (separación) de los caracteres deseables obliga a las empresas semilleras a producir anualmente nuevas semillas híbridas y a los productores a adquirirlas antes de la siembra. Según informó el HHMI se estima que a nivel mundial se gastan unos $36 mil millones de dólares al año en la comercialización de semillas para cultivos, especialmente las que contienen características deseadas como fortaleza y resistencia contra enfermedades. Este alto costo de las semillas es un impedimento importante para la siembra por parte de los pequeños productores en los países menos desarrollados, sobre todo en África, Asia y América Latina.
TRAS EL DESARROLLO DE UNA SEMILLA CLONAL
Al igual que en los animales, la reproducción sexual en las plantas involucra la generación de numerosos gametos masculinos (que derivan del polen) y usualmente uno o unos pocos gametos femeninos (ovocélulas). “Ambos tipos de gametos (masculinos y femeninos) llevan sólo el 50 por ciento de los genes del organismo, ya que durante su formación el número de cromosomas se reduce a la mitad. Cuando un gameto masculino fecunda a un gameto femenino, el número total de genes se reestablece, y se inicia la formación de un embrión que queda contenido dentro de una semilla. Esta semilla al germinar generará una nueva planta”.
Además de la clásica reproducción sexual, existen en las plantas varios tipos de reproducción asexual, que pueden o no involucrar la formación de semillas. “Cuando la reproducción asexual se hace a través de semillas se conoce con el nombre general de “apomixis”. Durante el proceso de reproducción apomíctica se forman gametos femeninos cuyo número cromosómico no ha sido reducido a la mitad (gametos no reducidos). A continuación, la gameta femenina no reducida no espera a ser fecundada por un gameto masculino, sino que origina directamente un embrión, en un proceso conocido como “partenogénesis”. Las plantas hijas resultan ser genéticamente idénticas a la planta madre”, indicó la doctora Pessino.
Lo que Vielle-Calzada y sus colegas lograron es inducir artificialmente la formación de gametos no reducidos, una etapa muy importante de la reproducción asexual vía semillas (apomixis) en la planta Arabidopsis thaliana. Esta pequeña planta, usada habitualmente como modelo para investigar procesos biológicos en los laboratorios, se reproduce naturalmente sólo en forma sexual. Los investigadores realizaron una búsqueda de genes que estaban activos en sus órganos reproductivos. “Uno de esos genes, llamado Argonauta 9, les pareció especialmente interesante, ya que si se inhibía su actividad la planta era capaz de producir varios gametos femeninos alterados que contenían el material genético completo”.“Estas plantas mutantes de Arabidopsis thaliana se parecían notablemente a las plantas apomícticas, que producen naturalmente gametos femeninos no reducidos, por lo menos en lo que respecta a la primera etapa de este tipo asexual de reproducción. Curiosamente, Argonauta 9 realiza su tarea procesando una serie de elementos genéticos móviles conocidos como retrotransposones" ( Los transposones o genes saltarines y retrotransposones son elementos móviles que se desplazan de un sitio a otro del genoma, donde se sitúan más o menos aleatóriamente y que si se insertan en regiones codificantes pueden causar mutaciones e incrementar la variabilidad genética ).
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| TRANSPOSÓN |
Los resultados obtenidos por el grupo del doctor Vielle-Calzada seguramente contribuirán decisivamente al conocimiento de las bases moleculares que desencadenan la formación de sacos embrionarios no reducidos y a una posible utilización futura del carácter apomixis.Además un aporte muy relevante del trabajo de este grupo es haber demostrado que los elementos genéticos móviles llamados retrotransposones están desempeñando un papel importante en el control en la reproducción sexual y asexual de las plantas.”
Los resultados obtenidos sugieren que si se controla la expresión del gen Argonauta 9, se podría inducir la primera etapa de la apomixis (la formación de gametos femeninos con el contenido cromosómico completo de la planta madre) tanto en la especie vegetal modelo Arabidopsis thaliana como posiblemente en otras de interés comercial.
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