Un equipo con participación de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) profundiza en las bases moleculares que podrían llegar a salvar la barrera biológica que se genera al cruzar variedades vegetales durante la mejora de los cultivos. Los resultados del estudio, que se han obtenido empleando la planta modelo Arabidopsis thaliana y que aparecen publicados en la revista Nature Genetics, abren la vía a reincorporar genes beneficiosos perdidos durante la mejora vegetal.

Durante el proceso de mejora de la mayoría de los cultivos modernos, se produce una pérdida de determinados genes, como los que participan en la resistencia a los patógenos o al estrés abiótico. Además, la mayoría de las variedades que son seleccionadas son poliploides, es decir, tienen más de dos series de cromosomas.

“Los mejoradores pueden introducir dichos genes en las variedades actuales cruzando con las variedades ancestrales, pero al no ser éstas poliploides, se encuentran con una barrera de hibridación complicada de superar, pues las semillas resultantes de cruces de variedades con diferente ploidía –número de juegos completos de cromosomas- resultan en aborto”, explica Jordi Moreno, que trabaja en el Centro de Investigación en Agrigenómica (un consorcio público formado por el CSIC, el IRTA, la Universidad Autónoma de Barcelona y la Universidad de Barcelona).

Semillas viables

En el trabajo, liderado por la Swedish University of Agricultural Sciences, en Uppsala (Suecia), los investigadores muestran que plantas mutantes que no son capaces de sintetizar un tipo de ARN denominado de silenciamiento (siRNA por sus siglas en inglés) pueden superar la barrera de la hibridación. Por tanto, los cruces entre plantas de diferente ploidía dan como resultado semillas viables.

“Los datos sugieren que un exceso de siRNA en el polen derivado de plantas poliploides provoca un fallo en el desarrollo de la semilla y, finalmente, su muerte. Este mecanismo es un claro ejemplo de que los siRNA de polen tienen un efecto posterior a la fertilización. Con ello se demuestra la importancia de los mecanismos de regulación epigenética entre generaciones, cruciales para la estabilidad del genoma y la viabilidad de la semilla”, concluye Moreno.

Durante los experimentos, los científicos observaron que plantas de Arabidopsis mutantes que eran deficientes en la biogénesis de ciertos siRNA, compensaban el desequilibrio de ploidía que ocurre al cruzar plantas diploides con polen de plantas tetraploides (donde el polen tiene un exceso de cromosomas paternos). Utilizando métodos de secuenciación masiva de siRNA, de ARN mensajero y metilación de ADN, han podido analizar los mecanismos moleculares de este proceso.

German Martinez, Philip Wolff, Zhenxing Wang, Jordi Moreno-Romero, Juan Santos-González, Lei Liu Conze, Christopher DeFraia, R. Keith Slotkin, Claudia Köhler. Paternal easiRNAs regulate parental genome dosage in Arabidopsis. Nature Genetics. DOI: 10.1038/s41588-017-0033-4

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