Investigadores de l’Institut de Biologia Molecular i Cel·lular de Plantes (IBMCP) publiquen la descripció més precisa sobre els canvis que determinen la parada de la producció de flors i fruits en plantes amb un únic episodi reproductiu

Molts cultius de gran importància econòmica com a lleguminoses i cereals són plantes anuals, que floreixen només una vegada i després s’esgoten i moren. Els mecanismes que determinen la seua floració estan molt estudiats, però se sap menys del procés de parada proliferativa, la ‘menopausa’ vegetal. Ara, un grup d’investigadores de l’Institut de Biologia Molecular i Cel·lular de Plantes (IBMCP), centre mixt del Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC) i la Universitat Politècnica de València (UPV), publica en Current Biology l’anàlisi més completa d’aquest procés, que permetrà dissenyar nous experiments per a controlar el període de floració i identificar altres factors implicats en el seu control.

En les plantes amb un únic episodi reproductiu, crides monocàrpiques, l’inici de la reproducció està marcat per la formació de les primeres flors. Els senyals que controlen l’inici de la floració estan molt estudiades (llum, canvis estacionals, temperatura, edat de la planta…). No obstant això, hi ha un altre moment molt important per a la reproducció: la seua final. En moltes espècies, després de la producció d’un cert nombre de fruits es deté la producció de flors. Aquesta parada està marcada pel cessament de l’activitat de les meristemes, les reserves de cèl·lules mare que mantenen el creixement i la producció d’òrgans de les plantes.

“Aquest procés es coneix com a parada proliferativa, que podríem denominar la menopausa vegetal”, explica Cristina Ferrándiz Maestre, investigadora de l’IBMCP i una de les autores de l’estudi que es publica hui. “La parada proliferativa constitueix una gran adaptació evolutiva ja que, al no formar-se nous òrgans com a flors i fruits, s’assegura la redistribució de nutrients cap a la producció de llavors, permetent el desenvolupament òptim de les mateixes i perpetuar així l’espècie”, aclareix Ferrándiz.

Malgrat la seua importància ecològica i econòmica es coneix poc sobre els factors que controlen la parada de la proliferació. En aquest treball, el grup d’investigació de Ferrándiz a l’IBMCP ha aplicat tècniques de biologia molecular i cel·lular, genètica i anàlisi d’imatges a l’espècie model Arabidopsis thaliana per a definir amb elevada resolució espaciotemporal la seqüència d’esdeveniments moleculars i cel·lulars que desencadenen la parada de la proliferació.

Citoquinines que controlen la parada

“D’una banda, hem realitzat un estudi molt detallat dels canvis que ocorren al meristema abans de la parada: com i quan deixen de dividir-se les cèl·lules, en quin moment comencen a veure’s signes de l’envelliment del meristema, quan desapareix l’activitat de les cèl·lules mare… És com fer un zoom al meristema per a entendre quines fases tenen lloc i què les caracteritza”, comenta Paz Merelo, investigadora de l’IBMCP que lidera l’estudi gràcies al programa ComFuturo de la Fundació General CSIC.

“D’altra banda, hem estudiat unes hormones vegetals importants per a mantindre la proliferació, les citoquinines. Amb marcadors fluorescents que ens permeten seguir la seua activitat, hem vist que la seua activitat es bloqueja completament en el moment de la parada, així que, probablement, les citoquinines són les desencadenants de la parada”, revela Merelo. “A més, hem comprovat que, si tractem els meristemas amb citoquinines de manera externa, no paren de produir cèl·lules mare”, assegura.

Estudi pioner amb diverses aplicacions

“L’estudi és pioner, perquè per primera vegada hem vist des de molt a prop com es comporten els meristemas i quins canvis experimenten. Això ens permetrà dissenyar nous experiments per a controlar el període de floració i la seua final, o per a identificar més factors implicats en el seu control”, assegura Cristina Ferrándiz. La parada de la proliferació és un procés comú en un ampli rang d’espècies, per la qual cosa els processos descrits en aquest estudi són rellevants per a noves aproximacions biotecnològiques encaminades a incrementar la collita en cultius estenent la duració del període de floració, o retardant la parada de la proliferació.

“Com en aquest estudi es demostra que les citoquinines eviten la parada de la proliferació i, per tant, estenen el període de producció, les rutes relacionades amb aquestes hormones serien dianes prometedores en programes de millora”, apunta Ferrándiz. “A més, el rendiment de molts cultius depén en gran manera de les condicions ambientals, per la qual cosa obtindre varietats de plantes amb una fase reproductiva més extensa, o amb una parada de la proliferació tardana, permetria ajustar la producció enfront de canvis climàtics puntuals”, opina la investigadora del CSIC.

 

Referència:

Paz Merelo, Irene González-Cuadra, Cristina Ferrándiz. A cellular analysis of meristem activity at the end of flowering points to cytokinin as a major regulator of proliferative arrest in Arabidopsis. Current Biology (2021). DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2021.11.069

Hipoxia doradas adaptación ejercicio IATS

Aquesta imatge mostra una inflorescència d’Arabidopsis thaliana en el moment de la parada de la proliferació (esquerra). Es poden veure les gemmes florals parades i els últims fruits produïts. En el panell central s’observa una imatge 3D del meristema obtinguda mitjançant un microscopi confocal. El meristema es troba al centre de la inflorescència i pot visualitzar-se després d’eliminar les gemmes parades. En el panell de la dreta s’observen diferents proteïnes o sensors fluorescents (en verd, roig i groc), que permeten seguir la pista a diferents gens o hormones al llarg del temps al meristema. Es mostren corts longitudinals (de dalt a baix) del meristema. Crèdits: Paz Merelo (IBMCP, CSIC-UPV).

Material de descàrrega
Imatge (jpeg)
Nota de premsa (pdf)

Share This
Ministerio de Ciencia y TecnologíaCSICDelegación C.Val.Casa de la Ciència