ESTUDIO DE PLANTAS ANGIOSPERMAS: "CAPTURA DE LA EVOLUCIÓN EN EL ACTO".

17 de Marzo de 2011.
Un nuevo estudio muestra que cuando dos plantas con flores se cruzan para producir un nuevo híbrido, los genes de la nueva especie "se restablecen, permitiendo una mayor variación genética. Los investigadores dicen que el estudio podría conducir a un mejor entendimiento de cómo crecen mejor y ser más estable cultivos de mayor rendimiento agrícola.

El estudio muestra las nuevas especies de plantas se había relajado el control de la expresión génica en sus primeras generaciones. Pero hoy, después de 80 años de evolución, el control ha sido recuperado, lo que permite la producción de diferentes patrones de expresión génica en plantas diferentes.

Tragopogon miscellus.

Los investigadores dicen que el estudio, que se publicó el 17 de marzo en la revista Current Biology, podría conducir a un mejor entendimiento de cómo crecen mejor y más estables los cultivos de mayor rendimiento agrícola.

"Hemos capturado la evolución en el acto", dijo Doug Soltis, un profesor en el departamento de biología de la Universidad de Florida y coautor del estudio. "Nuevos y diversos patrones de expresión génica puede permitir que las nuevas especies se adapten rápidamente a nuevos entornos."

El estudio demuestra que las nuevas especies de plantas se habían relajado en el control de la expresión génica en sus primeras generaciones. Pero hoy, después de 80 años de evolución, el control ha sido recuperado, lo que permite la producción de diferentes patrones de expresión génica en plantas diferentes. La nueva especie fue rehecha en invernaderos de la Universidad de la Florida, así como el estudio en su hábitat natural.

Los investigadores analizaron a la especie Tragopogon miscellus, una especie de la familia de las margaritas que se originó naturalmente a través de la hibridación en el noroeste de los EE.UU. hace unos 80 años. La nueva especie se formó cuando dos especies introducidas de Europa se aparearon para producir una descendencia híbrida. Las especies se aparearon antes en Europa, pero los híbridos nunca fueron exitosos. Sin embargo, en América algo nuevo paso - el número de cromosomas en el híbrido de forma espontánea se duplicó, y en seguida se hizo más grande que sus padres y se extendió rápidamente.

Tragopogon dubius.

"Nadie había extendido esto a las poblaciones naturales y la rapidez con que esto puede ocurrir, y eso es bastante sorprendente", dijo Jonathan Wendel, profesor y presidente del departamento de ecología, evolución y biología de organismos en la Iowa State University. "Esta especie es un bello modelo para eso."

La hibridación con la duplicación del cromosoma es un modo importante de la formación de las especies y por medio de este estudio los científicos pueden comprender mejor cómo los diferentes grupos de plantas se originaron.

"La comprensión de los impactos que este proceso tiene sobre la estructura del genoma puede ayudar a entender la mejor manera del mejoramiento de los cultivos de alto rendimiento y para conseguir estables producciones ", dijo el coautor del estudio Pat Schnabel, director del Centro de Genómica de Plantas en la Iowa State University.

Tragopogon pratensis.

Antes de descubrir la expresión relajada del gen, el equipo ha esperado los híbridos artificiales para exhibir una combinación de genes parentales, dijo la coautora del estudio Pam Soltis, curadora de la sistemática molecular y genética evolutiva en el Museo de Historia Natural de Florida en el campus de de la Universidad de la Florida.

"Lo que encontramos fue una sorpresa", dijo el autor Richard Buggs de la Universidad Queen Mary de Londres, quien trabajó en el estudio como investigador postdoctoral en el Museo de la Florida. "Es como si la hibridación y la duplicación del cromosoma hubiera tocado el botón de reinicio en la expresión genética, volviendo a todos al inicio - esto podría permitir a las generaciones posteriores a experimentar en la desactivación de genes diferentes."

La expresión de los genes de la planta híbrida en todos los tejidos en todo momento permitió la selección natural para dar forma a las las generaciones que surgiran posteriormente, afirmó Pam Soltis. Con esta forma de hibridación, hay la oportunidad para igualar a los patrones parentales , como si el híbrido tuviera una nueva oportunidad para exhibir una gran variedad de expresiones genéticas con el tiempo.

Sus dos especies parentales, Tragopogon dubius y Tragopogon pratensis, fueron introducidos a los EE.UU. en la década de 1920. Las investigadores empezaron a hacer los híbridos artificiales en 2004 y las plantas se tomaron alrededor de un año para crecer a partir de la semilla y para ser capaces de producir semillas, afirmó Pam Soltis.

" La especie Tragopogon miscellus es única porque realmente sabemos cuándo se originó," afirmó Pam Soltis. "La colección del museo nos dice que las especies parentales fueron introducidas, lo que nos permite inferir la edad de las especies híbridas."

Los investigadores estudiaron 144 pares de genes duplicados de la generación n° 40 de Tragopogon miscellus , cuyo nombre común es barbas de chivo. Debido a que la flor de la planta florece sólo durante unas pocas horas en la mañana, que es referido a menudo como "Juan-va a la cama-al-mediodía." Parece como una margarita, excepto por que es ya sea de color púrpura o de color amarillo.

"El matrimonio de biologos Solti están demostrando a nivel genético como este proceso tan importante de la duplicación del genoma genera una nueva diversidad biológica ", afirmó Wendel. "Esto lleva a nuevas preguntas y el diseño de nuevos experimentos que pueden ayudar a entender las consecuencias ecológicas y evolutivas de los cambios genéticos que se están observando."

El estudio fue financiado en la National Science Foundation y dentro de los co-autores se incluyen Linjing Zhang, Jennifer Tate; Miles Nicolás y Brad Barbazuk, y Gao Lu Wei Wu y P. Schnabel.

Fuenet: Universidad de la Florida, Science 360 News Service, NSF.