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Un grupo de investigación dirigido por la Universidad de Nagoya en Japón ha descubierto un nuevo tejido en las plantas esencial para la formación de semillas.
Este descubrimiento representa el primer tejido vegetal nuevo descubierto en 160 años. Sus hallazgos abren un nuevo campo de investigación y ya han demostrado aplicaciones prácticas, ya que el equipo ha aumentado la producción de cultivos importantes, como el arroz. La revista Current Biology publicó el estudio.
Desde 2005, los científicos saben que la fertilización es necesaria para que el cuerpo de la semilla, conocido como hipocótilo, reciba nutrientes de las partes “madre” de la planta. Comprender cómo las plantas detectan una fertilización exitosa es importante para maximizar la producción de las especies de cultivo durante el cultivo.
El grupo de investigación dirigido por Ryushiro Kasahara y Michitaka Nodaguchi descubrió el nuevo tejido por casualidad. Kasahara había estado tiñendo semillas para rastrear la deposición de calosa, una sustancia cerosa comúnmente estudiada por su asociación con la fertilización, para verificar los hallazgos de un estudio previo.
Al examinar las áreas teñidas, Kasahara notó algo inesperado. “Las plantas se fertilizan mediante la inserción de un tubo polínico, por lo que la mayoría de los científicos solo se interesan por el lugar donde esto ocurre. Sin embargo, también encontramos señales en el lado opuesto”, dijo. “Nadie miraba donde yo miraba. Recuerdo mi sorpresa, especialmente cuando nos dimos cuenta de que esta señal era particularmente fuerte cuando la fertilización fallaba”.
ESTRUCTURA CON FORMA DE CONEJO
Análisis posteriores revelaron una distintiva estructura tisular con forma de conejo que funciona como una puerta de entrada. Esta estructura, llamada “Puerta de Kasahara” en honor a su descubridor, representa el primer tejido vegetal nuevo identificado desde mediados del siglo XIX.
La señal que Kasahara observó se debía a la deposición de calosa, que bloquea el flujo de nutrientes y hormonas hacia las semillas no fertilizadas. El cierre de las puertas de entrada provocaba que las semillas no recibieran nutrientes y murieran. Los investigadores denominaron a esto el “estado cerrado”. Por otro lado, cuando se produce la fertilización, el hipocótilo detecta este éxito y disuelve la calosa, permitiendo que los nutrientes fluyan hacia la semilla y el crecimiento. Los investigadores denominaron a esto el “estado abierto”.
“Al comparar el flujo de nutrientes entre embriones fertilizados con éxito y embriones no fertilizados, se observó que la entrada de nutrientes solo se observó en los embriones exitosos, mientras que se bloqueó por completo en los no exitosos", explicó Kasahara. “Esto limita la cantidad de recursos desperdiciados en semillas inviables”.
La capacidad de la puerta de enlace para alternar entre estados abiertos y cerrados sugirió regulación genética. Los investigadores examinaron hipocótilos de plantas fertilizadas para identificar posibles controles genéticos.
Identificaron un gen llamado AtBG_ppap, regulado positivamente exclusivamente en hipocótilos fertilizados, e identificaron su función en la disolución de la calosa. Al modificar los hipocótilos para sobreexpresar AtBG_ppap, la puerta de enlace permaneció permanentemente abierta, lo que aumentó la absorción de nutrientes.
“Esto nos llevó a comprender que mantener la puerta de enlace permanentemente abierta podría aumentar el tamaño de las semillas”, afirmó Kasahara. Cuando probamos esta teoría con semillas de arroz, logramos obtener semillas un 9 % más grandes. Con semillas de otras especies, logramos aumentos de hasta un 16,5 %.
Sus hallazgos representan un avance significativo en la mejora de semillas en el fitomejoramiento. Mantener un estado permanentemente abierto podría aumentar sustancialmente la producción de cultivos importantes.