El desarrollo de la semilla de arroz es crucial para determinar tanto el rendimiento del cultivo como la calidad del grano.
por Li Yali, Academia China de Ciencias
El embrión y el endospermo —estructuras especializadas para la propagación y el almacenamiento de nutrientes, respectivamente— deben crecer de forma coordinada para garantizar la viabilidad de la semilla.
Hace unos 30 años, los científicos descubrieron un mutante de arroz sin embriones llamado eml1. Este mutante es valioso como modelo para el estudio de las interacciones embrión-endospermo y posee características termosensibles que podrían ser beneficiosas para aplicaciones de mejoramiento. Sin embargo, los mecanismos genéticos responsables de su fenotipo sin embriones siguen siendo inciertos.
Para abordar esta deficiencia, un equipo de investigación dirigido por el profesor Bu Qingyun, del Instituto de Geografía y Agroecología del Noreste de la Academia China de Ciencias, identificó a OsBZR4 como el gen regulador clave de la formación del arroz sin embriones y descifró sus vías moleculares. Los hallazgos se publicaron en Nature Communications el 26 de julio.
El estudio confirma que OsBZR4 es un regulador clave del desarrollo de semillas sin embriones . Mutaciones en este gen provocaron la aparición de semillas sin embriones en entre el 60 % y el 100 % de las plantas de múltiples cultivares de arroz. El análisis de expresión reveló que OsBZR4 se activa específicamente en la interfaz entre el escutelo (una estructura embrionaria especializada) y el endospermo, donde suprime dos genes, YUC4 y PIN5b, para controlar los niveles y la distribución de auxinas durante el desarrollo temprano de las semillas.
Los experimentos demostraron que la aplicación de auxina exógena o la sobreexpresión de YUC4 (un gen involucrado en la síntesis de auxina) aumentó la frecuencia de semillas sin embriones, mientras que el tratamiento con el inhibidor del transporte de auxina, ácido N-1-naftilftalámico (NPA), la redujo.
Además, este estudio explicó la sensibilidad del mutante a la temperatura. Temperaturas más altas aumentaron la tasa de semillas sin embriones en mutantes bzr4 al activar OsPIL13, un gen que promueve la transcripción de YUC4 y la posterior acumulación de auxinas. Esta cascada aclara cómo la temperatura amplifica el rasgo de ausencia de embriones.
En particular, la introducción del alelo mutante bzr4 en variedades de arroz de élite como ZJ10 y ZJ11 mejoró tanto el rendimiento del arroz molido como la capacidad de almacenamiento del grano, características clave para la productividad agrícola.
La manipulación dirigida de OsBZR4 podría permitir el desarrollo de variedades de arroz sin embriones termosensibles con mayores reservas de energía y mejor capacidad de almacenamiento, señaló el equipo.
Más información: Zhenyu Wang et al., OsBZR4 regula la embriogénesis dependiente de la temperatura en el arroz, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-62262-3
