La genómica de las plantas ha avanzado mucho desde que el Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) ayudó a secuenciar el primer genoma de la planta.
por el laboratorio Cold Spring Harbor
Pero diseñar el cultivo perfecto sigue siendo, en muchos sentidos, un juego de azar. Realizar la misma mutación del ADN en dos plantas diferentes no siempre nos proporciona las características del cultivo que deseamos. ¿La pregunta es, por qué no? Los biólogos vegetales de CSHL acaban de descubrir una razón.
El profesor de CSHL e investigador del HHMI, Zachary Lippman, y su equipo descubrieron que las plantas de tomate y Arabidopsis thaliana pueden utilizar sistemas reguladores muy diferentes para controlar exactamente el mismo gen. Increíblemente, vincularon este comportamiento con cambios genéticos extremos que ocurrieron a lo largo de 125 millones de años de evolución.
Los científicos utilizaron la edición del genoma para crear más de 70 cepas mutantes de plantas de tomate y Arabidopsis thaliana. Cada mutación eliminó una parte del ADN regulador alrededor de un gen conocido como CLV3. Luego analizaron el efecto que tenía cada mutación en el crecimiento y desarrollo de las plantas. Cuando el ADN que mantenía a CLV3 bajo control mutó demasiado, el crecimiento de la fruta se disparó. Publicaron sus hallazgos en PLoS Genetics .
Danielle Ciren, recién graduada de la Facultad de Ciencias Biológicas de CSHL y que dirigió este estudio, explica: «CLV3 ayuda a que las plantas se desarrollen normalmente. Si no se activara en el momento exacto en que lo está, las plantas se verían muy diferentes. Todas las frutas Sería descomunal y no ideal. Tienes que equilibrar el crecimiento y el rendimiento. Si una planta tiene tomates gigantes pero solo dos, ¿es eso tan beneficioso como un rendimiento menor? No hay una solución sencilla. Siempre estás sacrificando algo cuando lo intentas. para mejorar algo.»
En el caso de los tomates, las mutaciones genéticas cerca del principio, pero no del final, del gen CLV3 afectaron drásticamente el tamaño de la fruta. En el caso de Arabidopsis, era necesario alterar las áreas alrededor de ambas partes del gen. Esto indica que algo sucedió durante los últimos 125 millones de años que hizo que las plantas evolucionaran de manera diferente. Lo que ocurrió exactamente sigue siendo un misterio.
«No se puede volver al ancestro común porque ya no existe. Por lo tanto, es difícil decir cuál era el estado original y cómo se mezclaron las cosas», dice Ciren. «La explicación más simple es que hay un elemento regulatorio que se conserva de alguna manera y se ha alterado de manera sutil. Es un poco inesperado».
Lo que sí es seguro es que la regulación genética no es uniforme entre especies de plantas . Descubrir estas diferencias genéticas podría ayudar a que la ingeniería del genoma de los cultivos sea más predecible. Y eso sería una gran victoria no sólo para la ciencia sino también para los agricultores y fitomejoradores de todo el mundo.
Más información: PLoS Genetics (2024). DOI: 10.1371/journal.pgen.1011174
