Investigadores del Instituto Max Planck y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) han identificado un gen implicado en la regulación de la floración de las plantas perennes (las que viven varios años). El trabajo, que se publica en la revista Nature, permite comprender mejor los mecanismos moleculares que determinan las diferencias reproductivas entre plantas anuales y perennes, un problema fundamental en la biología vegetal.
El equipo de trabajo, dirigido por George Coupland del Instituto Max Planck, ha identificado el gen PEP1 como un gen represor de la floración en la especie perenne Arabis alpina. Además, han comparado su funcionamiento con el del gen FLC, su ortólogo (genes que descienden de un gen común) en Arabidopsis thaliana, la especie modelo para el estudio del control de la floración en plantas anuales.
El estudio constata que, aunque la expresión de ambos genes se reprime por las bajas temperaturas del invierno, en el caso de las plantas anuales esta represión es permanente, mientras que en el caso de las perennes, la represión del gen es transitoria, por lo que la planta vuelve a su estado vegetativo con la subida de temperaturas.
Carlos Alonso Blanco, del Centro Nacional de Biotecnología (centro del CSIC en Madrid), explica la importancia de la investigación: “Este mecanismo puede explicar parte de la diferente regulación del inicio de la floración entre las plantas anuales y perennes, un problema fundamental en la biología reproductiva de plantas. Además, puede arrojar luz sobre cómo han evolucionado las distintas formas de vida vegetal”.
El estudio ha servido además para realizar el primer análisis del desarrollo a nivel molecular en la especie Arabis alpina, planta elegida por los investigadores por ser de la misma familia filogenética (crucíferas) que Arabidopsis thaliana, la especie anual donde se han realizado la mayoría de estudios de regulación de la floración. El análisis ha mostrado el potencial de Arabis alpina como modelo para el estudio de los procesos de desarrollo específicos de plantas perennes.
Factores ambientales
La regulación del inicio de la floración es un proceso crucial en el ciclo vital de las plantas, ya que determina el éxito de su reproducción. Este proceso está regulado por varios factores ambientales, entre los que destacan las bajas temperaturas durante la estación invernal y, aunque ampliamente estudiado en plantas anuales, no lo ha sido tanto en plantas perennes.
Las bajas temperaturas reprimen la expresión de genes represores de la floración tanto en plantas anuales como perennes (FLC y PEP1) mediante modificaciones de la cromatina, la estructura en la que se organiza el material genético. La cromatina, que forma los cromosomas, está formada por una combinación de ADN, ARN y proteínas. Básicamente, el ADN no está desnudo en el núcleo de la célula, sino enrollado alrededor de un tipo proteínas llamadas histonas, formando así la cromatina. Las modificaciones en las histonas, llamadas modificaciones epigenéticas, son uno de los factores que intervienen en la regulación de la función de los genes.
Este estudio pone de manifiesto que algunas modificaciones de la cromatina producidas por las bajas temperaturas son permanentes en el caso de las plantas anuales pero transitorias en el caso de las plantas perennes, lo que les permite volver al estado vegetativo. A este grupo pertenecen algunas plantas herbáceas y la gran mayoría de las leñosas.
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Referencia bibliográfica:
Renhou Wang, Sara Farrona, Coral Vincent, Anika Joecker, Heiko Schoof, Franziska Turk, Carlos Alonso-Balnco, George Coupland, Maria C. Albani, "PEP1 regulates perennial flowering in Arabis alpina", Nature. http://dx.10.1038/nature07988.org
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