En el mundo de las plantas, el amor es complejo, y una nueva investigación revela un giro sorprendente en la forma en que algunas plantas superan la autoincompatibilidad y se autofecundan.

El amor por las plantas puede ser un asunto complicado. Cuando se trata de reproducción, hay algunas especies de plantas, como las norteamericanas. Arabidopsis lirata, han desarrollado una estrategia intrigante llamada autoincompatibilidad que les impide autofecundarse y, por lo tanto, promueve la diversidad genética. En ciertos casos, sin embargo, esta autoincompatibilidad puede romperse y la planta puede autopolinizarse. Este enigma botánico fue el foco de un estudio reciente de Li y sus colegas publicado en la revista comunicación de la naturaleza.

Los hallazgos de investigación más importantes giran en torno al papel del llamado locus S. Tradicionalmente, se pensaba que las mutaciones en los genes del locus S responsables del reconocimiento del propio polen podrían conducir a una ruptura de la autoincompatibilidad. Sin embargo, Li y su equipo encontraron que en el caso de Sand Cress Arabidopsis lirata, Este no es el caso con los alelos S homocigóticos S1S1, es decir, plantas que tienen el mismo gen S1 de ambos padres. Más bien, proponen que un modificador específico de S1 no vinculado al locus S podría ser responsable de la autocompatibilidad observada en ciertas poblaciones autopolinizadas.

La autoincompatibilidad evita que ciertas plantas se autopolinicen, lo que promueve la diversidad genética, un factor clave para sobrevivir en diferentes condiciones ambientales. norteamericana Arabidopsis lirata suele practicar esta estrategia. Sin embargo, se han observado algunas transiciones independientes hacia la autocompatibilidad y el egoísmo asociadas con alelos S específicos (S1 y S19). El estudio también relaciona esta autocompatibilidad con estos alelos S específicos, desafiando la visión tradicional de la ruptura de la autoincompatibilidad debido a mutaciones en el locus S.

“Como especies invasoras, los autopolinizadores tienen un mayor potencial para establecer poblaciones autosuficientes fuera de su área de distribución natural y pueden sobrevivir sin insectos polinizadores”. tiene una gran relevancia ecológica”, explica Marc Stift, ecólogo evolutivo de la Universidad de Konstanz y uno de los autores del estudio, en un comunicado de prensa.

Usando una metodología única que involucra cruces entre plantas autocompatibles (SC) y autoincompatibles (SI), y un enfoque adicional en cruces con plantas SC de los dos antecedentes de locus S más comunes asociados con la autopolinización, S1 y S19, Li y sus colegas lograron proporcionar pruebas sólidas para su hipótesis. Su método se basó en determinar el sistema de reproducción de más de 1503 descendientes de estos cruces mediante el cálculo de un índice SC. Calcularon el éxito reproductivo midiendo la longitud de la fruta. En su artículo, Li y sus colegas escriben:

Después de la polinización, los frutos se alargan para acomodar las semillas en desarrollo y alcanzan su tamaño final una o dos semanas después de la polinización. La longitud de la fruta es un buen indicador del conteo de semillas. Dado que, por lo tanto, el número de semillas solo se puede contar de manera confiable al menos cuatro semanas después de la polinización, usamos la longitud de la fruta a las dos semanas como un indicador del conjunto de semillas para permitir un mayor rendimiento y permitir que se examinen más plantas.

li y otros. 2023

En sus resultados, Li y sus colegas encontraron que los cruces entre plantas autocompatibles y autoincompatibles produjeron descendencia tanto autocompatible como autoincompatible, siendo cruciales los alelos S de la pareja autoincompatible. En los casos relacionados con el alelo S1-S, los investigadores encontraron que la autocompatibilidad no podía atribuirse a una mutación en el locus S, sino que sugería la participación de un modificador específico de S1 no vinculado.

En otras palabras, los genes de autorreconocimiento estaban de alguna manera involucrados en la ruptura de la autoincompatibilidad en los berros marinos que se alimentan a sí mismos, aunque no a través del mismo mecanismo conocido en otras especies. Al contrario: “De hecho, nuestros experimentos dieron como resultado una descendencia con genes de autorreconocimiento idénticos, algunos de los cuales eran autoincompatibles y otros completamente autofértiles”, dice Yan Li, quien llevó a cabo los experimentos de cruce para su tesis doctoral en Constanza. Esto proporciona una fuerte evidencia para el mecanismo alternativo previamente no probado que involucra un gen modificador.

“Ahora tenemos que averiguar si este mecanismo solo ocurre en el berro o si también ha llevado a la transición de polinizadores cruzados a autopolinizadores en otras especies de plantas”, agrega Stift.

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Li, Y., Mamonova, E., Köhler, N., van Kleunen, M. y Stift, M. (2023) “Descomposición de la autoincompatibilidad debido a la interacción genética entre un alelo S específico y un modificador no vinculado”, comunicación de la naturaleza14(1), página 3420. Disponible en: https://doi.org/10.1038/s41467-023-38802-0.

Foto de cubierta: Arabidopsis lirata Flor. Imagen: M. Pluma