Flors de tres lleguminoses utilitzades en aquest estudi, d'esquerra a dreta: flor de pèsol (Pisum sativum), flors d'alfals (Medicago sativa) i flor de la lleguminosa model (Medicago t
Investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), que trabajan
en el Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas, centro mixto del CSIC y la
Universitat Politècnica de València, han demostrado cuáles son las funciones de dos
genes clave en el proceso de desarrollo floral de las leguminosas. Los resultados del
trabajo han sido publicados en la revista Journal of Experimental Botany.
El desarrollo floral es el proceso por el cual las plantas angiospermas, también
llamadas plantas con flores, producen un patrón de expresión génica que en
interacción con el ambiente conduce a la aparición de las flores que están compuestas
por sépalos, pétalos, estambres y carpelos y permiten la reproducción sexual.
El profesor de investigación del CSIC José Pío Beltrán explica que “en genética
molecular tenemos un modelo que explica cómo se produce el desarrollo de los
distintos órganos de la flor conocido como modelo ABC, según el cual la identidad de
cada órgano de la flor viene definida por la expresión de una serie de genes
reguladores, de modo que los sépalos se caracterizan por la expresión de genes de
clase A exclusivamente; en los pétalos, en cambio, se expresan los genes de clase A y
B; en los estambres, los genes de función B y C establecen su identidad; y en los
carpelos, únicamente se requiere de la actividad de genes de función C”.
El investigador del CSIC Luis Cañas añade que “las plantas, como todos los seres vivos,
están sometidas a la evolución, que contribuye de forma importante a la especiación y
a las diferencias a nivel de especie. Y uno de los mecanismos que emplea la evolución
es la duplicación génica, que es la duplicación de una región de ADN que contiene al
menos un gen. De hecho, se ha podido observar que la evolución por duplicación
génica de los factores de transcripción es decir, las proteínas que participan en la
regulación de la transcripción del ADN, ha propiciado la aparición de innovaciones
morfológicas en las plantas angiospermas”.
Un sistema modelo empleado para estudiar los mecanismos de la diversificación
génica producida durante la evolución de las plantas es el de la familia MADS-box de
factores de transcripción, que son proteínas que participan en la regulación de la transcripción del ADN. “El desarrollo floral está controlado por una compleja red de
interacciones entre distintos factores de transcripción, muchos de los cuales
pertenecen a la familia MADS-box. Por ejemplo, el gen PISTILLATA (PI) controla la
identidad de los pétalos y estambres, que corresponde a la función B, en la flor de la
planta modelo Arabidopsis thaliana. Pues bien, en la leguminosa modelo Medicago
truncatula hemos identificado dos genes PISTILLATA (MtPI y MtNGL9) que se han
generado por duplicación de un gen ancestral. Ambos genes difieren en cuanto a sus
patrones de expresión, pero hasta ahora no se conocía si sus funciones habían
divergido durante su evolución”, aclara Cañas.
En este trabajo se han realizado una serie de estudios funcionales, incluyendo análisis
de expresión génica, interacciones proteína-proteína y abordajes de genética reversa
diseñados para demostrar las respectivas contribuciones a la función B de cada gen
PISTILLATA, en varias especies de leguminosas como la alfalfa o el guisante.
“Nuestros estudios de evolución molecular demuestran que el gen MtPI funciona
como un regulador principal de la función B en Medicago truncatula, manteniendo
completamente la función ancestral, mientras que MtNGL9 no parece tener un papel
en este sentido, como si se tratase de un pseudogen que no se expresa. Pero nuestros
resultados también proporcionan evidencia de que la selección purificadora es la
principal fuerza evolutiva que ha actuado sobre este gen, lo que implica la
conservación de su función bioquímica y, alternativamente, la adquisición de un nuevo
papel para este gen”, concluye Beltrán.
Roque, E., Fares, M.A., Yenush L., Rochina M.C., Wen J., Mysore K.S., Gómez-Mena C., Beltrán J.P. Cañas
L.A. Evolution by gene duplication of Medicago truncatula PISTILLATA-like transcription factors.
Journal of Experimental Botany. 2016. Publicado online 15-01-2016, DOI: 10.1093/jxb/erv571.

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