Investigadores del CSIC descobreixen com es formen els estigmes de les flors

Conéixer el mecanisme que dirigeix la formació de l’estigma obri la porta a controlar el seu creixement, la qual cosa podria contribuir a pal·liar el problema de la falta de pol·linitzadors naturals com les abelles

L’estigma és la porta d’entrada del pol·len a les plantes amb flors. Aquest teixit se situa en extrem dels pistils i actua atrapant el pol·len, permetent la pol·linització i fertilització de les llavors i la reproducció. Es coneixien els gens implicats en la formació d’aquest òrgan, però no el mecanisme pel qual interactuen. Ara, un grup d’investigació 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 The Plant Cell el puzle que desxifra la relació d’aquests gens per a permetre la formació de l’estigma en les plantes amb flors, innovació que els va dotar d’un avantatge evolutiu enfront d’unes altres.

L’estigma és un teixit especialitzat, característic de les angiospermes (plantes amb flors), que es forma en la part superior del pistil, l’òrgan femení de la flor. És essencial per a atrapar i germinar els grans de pol·len, i també actua com una barrera per a garantir que només les espècies de pol·len correctes entren en el pistil per a fertilitzar els òvuls. El correcte desenvolupament de l’estigma és clau per a l’èxit reproductiu de les plantes amb flors i la producció de fruits i llavors en les plantes de cultiu, per la qual cosa és important comprendre la genètica darrere d’aquest procés.

Utilitzant el model vegetal Arabidopsis thaliana, el grup d’investigació de l’IBMCP ha realitzat extenses anàlisis genètiques i moleculars per a proposar un model que explique com diversos gens interactuen cooperativament per a promoure el desenvolupament de l’estigma. Fins ara, no era clar com aquests gens, que codifiquen factors de transcripció amb papers diversos en altres processos, organitzen la ‘cadena de comandament’ per a formar específicament l’estigma i no altres teixits, en el moment i el domini espacial correctes del desenvolupament.

“Hem armat el puzle de com interactuen entre sí els gens que se sabia estaven implicats en la formació de l’estigma en Arabidopsis thaliana”, explica Cristina Ferrándiz Maestre, investigadora de l’IBMCP i responsable del treball. “Tots aquests factors de transcripció formen un complex quan coincideixen en un moment i un domini espacial determinat, que dóna instruccions per a formar aquest teixit. Es coneixen alguns altres pocs exemples en plantes amb flors en els quals variacions combinatòries en la composició de complexos transcripcionals donen lloc al desenvolupament de teixits o òrgans específics”, assegura la investigadora.

“El nostre objectiu ara és dilucidar si complexos similars dirigeixen la formació de l’estigma en altres espècies, i si aquesta novetat evolutiva podria estar relacionada amb altres factors que van guanyar la capacitat de combinar-se per a produir aquest nou teixit, característic i específic de les plantes amb flors”, continua Ferrándiz. “A més, volem saber si diferents combinacions d’aquests i altres factors podrien dirigir la formació d’altres teixits del pistil com l’estil o l’ovari”, remarca la investigadora del CSIC.

Possibles aplicacions

Per a Ferrándiz, entendre aquest mecanisme de formació de l’estigma obri la porta a comprendre millor el procés de fertilització de les plantes amb flors, podent afavorir el mateix. “Es podrien desenvolupar estigmes més extensos o funcionals per més temps, amb major capacitat per a atrapar pol·len, i així tractar de pal·liar l’escassetat de pol·linitzadors naturals com les abelles que s’observa hui dia”, apunta.

Referència:

Patricia Ballester, M Angeles Martínez-Godoy, Miguel Ezquerro, Marisa Navarrete-Gómez, Marina Trigueros, Manuel Rodríguez-Concepción, Cristina Ferrándiz. A transcriptional complex of NGATHA and bHLH transcription factors directs stigma development in Arabidopsis. The Plant Cell, 2021. DOI: https://doi.org/10.1093/plcell/koab236