Cualquiera que mire su plato de ensalada o su jardín puede ver cuán diferentes pueden ser las formas de las hojas. Las hojas de espinaca, por ejemplo, tienen bordes lisos y tienen una forma comparativamente simple, mientras que las hojas de perejil tienen muescas profundas y complejas, aparentemente compuestas de muchas subunidades individuales.
por Max Planck Society
En un nuevo estudio publicado en Cell , científicos del Instituto Max Planck para la Investigación de Fitomejoramiento en Colonia han determinado cómo los genes clave del desarrollo influyen en el crecimiento de las células para producir tales diferencias en la forma de la hoja. Con este conocimiento, los investigadores pudieron hacer que el berro, que generalmente produce hojas simples, produce hojas de complejidad similar a las de los cabellos amargos, una planta relacionada con hojas complejas.
Todas las hojas se desarrollan a partir de pequeños brotes, que consisten en solo unas pocas células . Los brotes siempre se ven iguales, no importa qué tipo de hoja formen eventualmente. No solo eso, sino que formas de hojas muy similares pueden surgir de patrones de crecimiento muy diferentes. Esto hizo que fuera aún más difícil identificar las vías responsables de la diversidad de formas de hojas que ocurren naturalmente.
Los científicos utilizaron por primera vez imágenes avanzadas para comparar la forma en que los genes reguladores particulares dirigían el crecimiento celular tanto en el modelo de berro (Arabidopsis thaliana) como en la planta relacionada con el bittercress piloso (Cardamine hirsuta). Luego, los científicos informáticos combinaron los datos genéticos y microscópicos para ayudar a comprender cómo los genes producen la forma .
Durante unas pocas horas después de la formación de brotes, las hojas de ambas especies de plantas crecieron de manera similar. Un conjunto de reglas genéticas comunes a ambas especies hace que las células de crecimiento lento y lento se alternen en posición a lo largo del borde de la hoja y esto permite que las hojas produzcan brotes repetidos. Sin embargo, las dos especies luego siguieron produciendo diferentes formas : el cabelludo amargo comenzó a desarrollar sus subunidades individuales llamadas hojuelas, mientras que el berro no era más que un diente poco profundo en el borde de la hoja.
Estas diferencias son causadas por dos genes reguladores que solo están activos en el cabello amargo. Uno de estos, llamado RCO, ralentiza el crecimiento celular alrededor de los crecimientos, lo que hace que se vuelvan mucho más profundos. El otro, STM, controla el crecimiento de manera más general, al disminuir la maduración de las células y permitir que continúen el crecimiento direccional durante más tiempo, lo que da como resultado grandes folletos. Es la combinación de ambos efectos lo que conduce a una hoja compleja con sus subunidades.
Para probar sus ideas sobre la forma de la hoja, los investigadores luego activaron los genes RCO y STM en los momentos y lugares apropiados en un brote de hoja de berro. Esto llevó al brote a formar una hoja compleja en lugar de su hoja simple habitual. «Este fue un experimento gratificante», dice Tsiantis, «un poco como convertir las plumas de la cola de un gorrión en las de un pavo real». Nuestros resultados son significativos, ya que si bien hay mucha información sobre qué genes influyen en el desarrollo de diferentes plantas o animales, es mucho menos claro cómo esos genes modifican la cantidad, la dirección y la duración del crecimiento para producir las morfologías finales de diferentes especies «.
Los hallazgos preliminares de los investigadores de Colonia sugieren que, bajo ciertas circunstancias, las hojas complejas podrían utilizar el dióxido de carbono mejor que las hojas simples. Por lo tanto, la transformación de hojas simples en complejas mediante retoques con su crecimiento podría potencialmente aumentar el rendimiento de ciertos cultivos agrícolas «, concluye Tsiantis.
Más información: Celular (2019). DOI: 10.1016 / j.cell.2019.05.011Información de la revista: CellProporcionado por Max Planck Society
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