22 de Diciembre de 2011.
Manipular el reloj podría proporcionar beneficios para la agricultura, como un reloj más lento aumenta la ramificación, lo que aumenta el número de flores y el rendimiento de la fruta.
El secreto para impulsar las plantas de tomate a producir más frutos, no podría estar en una dosis extra de Miracle-Gro. En cambio, una nueva investigación de Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) sugiere que un aumento en el rendimiento de la fruta se puede lograr mediante la manipulación de un temporizador molecular o llamado "reloj de la maduración", que determina el número de ramas que hacen que las flores, sean llamadas inflorescencias.
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| Patrón en zig-zag de las frutas en un entramado. |
"Hemos encontrado que un retraso en este reloj causa más ramificaciones que se producen en las inflorescencias, que a su vez se traduce en más flores y, en definitiva, en más frutas", dice el Profesor de CSHL, Zach Lippman, quien dirigió el equipo de investigación. El nuevo estudio, que involucró la alta resolución y comparación a nivel del genoma de poblaciones de células madre a partir de tres variedades de tomate que cada una tiene diferentes arquitecturas de ramas, aparecerá en la revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias.
Cuando una planta está lista para florecer, las poblaciones de células madre, llamadas a disparar los meristemas apicales, que se encuentran en las puntas de crecimiento, dejan de producir hojas y comienzan a producir flores mediante la transformación en "meristemos inflorescentes." Dependiendo de la variedad de tomate, los meristemas inflorescentes pueden hacer una sola rama con unas pocas flores (que se convertiran en fruto) y dispuestos en el patrón familiar, en zig-zag fotogénica (muestra), o varias ramas con docenas de flores, como se ve en los parientes silvestres estrechamente relacionadas con los tomates, las cuales son nativas de América del Sur.
Aunque la mayoría de las variedades domesticadas, que han sido criadas para producir fruto comestible, delicioso, una rama de producción de inflorescencia simple con sólo unas pocas flores, algunas variedades hacen decenas de ramas con cientos de flores. "Aunque se podría pensar que toda esta ramificación es buena, demasiada ramificación no es un rasgo deseable, ya que la planta gasta tanta energía en la fabricación de flores en las ramas que se acaba por no tener los recursos para establecer las flores en frutos", explica Lippman. "Por lo tanto es necesario que haya un equilibrio, que los parientes silvestres del tomate parecen haber logrado."
Por hipótesis de estudios anteriores que especifica que la ramificación extrema puede ser el resultado de una pausa o un retraso en la maduración de los meristemas de inflorescencia, haciendo que broten ramas extras en lugar de poner fin a su crecimiento mediante la formación de flores. "Nuestro trabajo anterior, así como los de los demás dan a entender la existencia de un temporizador o un reloj", dice Lippman. "Queríamos definir este reloj en la resolución más alta, en términos de los genes que modulan el ritmo de maduración de los meristemas, con la idea de que la búsqueda de los genes que definen el reloj que nos permita ajustarlo para obtener el nivel deseado de ramificación."
Utilizando un enfoque de biología de sistemas y tecnología de próxima generación de secuenciación para "capturar" el transcriptoma-la actividad de todos los genes en el genoma- de las células madre en cinco diferentes etapas de maduración, el equipo identificó cerca de 4.000 genes que representan el reloj. Con la ayuda del profesor asociado al CSHL y biólogo computacional Michael Schatz, el equipo, que incluía a investigadores post-doctorales Pronto-ju Park y Ke Jiang, compararon los relojes de una variedad mutante que experimenta extrema ramificación y un pariente silvestre del Perú que experimenta una ramificación modesta .
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| Inflorescencias muy ramificadas de una planta de tomate mutante (izquierda) se deben a la maduración de un reloj que corre más lento que el reloj en una variedad moderadamente ramificada de una variedad silvestres de tomate (derecha). |
Este análisis reveló que las diferencias sutiles en la actividad de los genes del reloj podría alterar la arquitectura de ramificación. "Nuestros datos muestran que los parientes silvestres del tomate han evolucionado para tener un ligero retraso en la maduración, lo que conduce a tan sólo unas pocas ramas más y duplicar el número de flores y frutos en comparación con lo que normalmente se encuentra en los tomates cultivados, cultivados para la salsa de tomate o en el jardín de casa ", explica Lippman, que es entusiasta acerca de las implicaciones de este trabajo y los próximos pasos que su equipo va a tomar. "Ahora tenemos una lista maestra de genes candidatos que pueden ir después de manipular el reloj para hacer que los tomates domesticados produzcan una arquitectura de ramificación que es similar a la variedad silvestre", dice.
Fuente: NSF.
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