Descifran papel de receptores hormonales clave en desarrollo de frutos de plantas

Las hormonas vegetales (fitohormonas) actúan como señales que influyen en el desarrollo de muchas especies de plantas. Por ello, los científicos han estudiado y obtenido información sobre el valioso papel de unas de estas sustancias denominadas citocininas.

Pero existen procesos que aún no están del todo comprendidos. Por ejemplo, las diversas funciones que desempeñan en etapas y tejidos específicos durante el desarrollo de un pistilo o un fruto. Para comprender esto, es muy útil conocer dónde se expresan los receptores de esta hormona, así como las consecuencias de su ausencia.

Conocer esos detalles es importante no sólo en términos científicos, sino también porque este conocimiento eventualmente podría aprovecharse para mejorar la producción y el rendimiento de cultivos de interés agroalimentario como la canola, el frijol o el chícharo.

Por ello, un equipo de científicos del Cinvestav, tanto de la Unidad Irapuato como de la Unidad de Genómica Avanzada (UGA) se dio a la tarea de estudiar la función de los receptores de las citocininas durante la reproducción.

Los investigadores del Cinvestav analizaron los patrones de expresión genética durante las etapas tempranas del desarrollo del órgano reproductor femenino (pistilo o gineceo) de la planta modelo Arabidopsis thaliana, y observaron que tres receptores hormonales (denominados AHK2, AHK3 y AHK4) poseen funciones tanto redundantes como altamente especializadas.

“Aunque nuestro trabajo no busca aplicaciones directas, sino entender cómo funcionan las citocininas, si aplicamos este conocimiento podríamos influir en algunos procesos como la producción de más frutos o semillas en las plantas”, explicó Stefan de Folter, uno de los integrantes del grupo científico.

El experto en genómica funcional del desarrollo de plantas de la UGA Cinvestav aclara que ya se conocían estos tres receptores en Arabidopsis, pero no se sabía con precisión en qué momento y región específica del fruto se expresan, por lo cual enfocaron su trabajo para determinarlo.

“Al parecer hay dos receptores, AHK2 y AHK3, que son más importantes por su funcionalidad, y el AHK4 tiene un papel menos relevante. Sabemos también que hay variaciones entre estos receptores, pero cuando no funcionan los tres, la planta no va a crecer ni dará flores o frutos”, precisó el científico del Cinvestav.

Los investigadores experimentaron con diferentes plantas en las cuales uno o dos de los receptores no funcionan. En estas plantas, que no pueden detectar a las fitohormonas citocininas, se produce un drástico decaimiento en la producción de semillas y óvulos. “Esto demuestra que los receptores son cruciales para la reproducción de la planta”, afirmó de Folter.

Los hallazgos de los investigadores del Cinvestav fueron publicados en la revista especializada Frontiers in Plant Science. Stefan de Folter aclaró que los receptores hormonales tienen diferentes funciones en el desarrollo de frutos o semillas; sin embargo, todas sus funciones son muy importantes, pues determinan si el proceso de reproducción de las plantas resultará exitoso.

Este trabajo complementa estudios previos hechos por el equipo del Cinvestav, en los cuales hallaron que: “Si aplicamos citocininas a frutos que aún no han abierto, éstos comenzarán a desarrollar el tejido que falta para que la vaina finalmente se abra. Es otra función muy diferente, pero igualmente importante, sin las citocininas ese fruto no se desarrolla bien y no pueden liberarse las semillas”.

Además, encontraron que la canola (Brassica napus), una planta perteneciente a la misma familia que Arabidopsis thaliana, también experimenta la influencia de las fitohormonas citocininas en aspectos clave como el desarrollo de flores, una mayor producción de semillas y frutos.

Este podría ser el caso también de otros cultivos que no están emparentados con canola o Arabidopsis, como por ejemplo el chícharo o el frijol. Aunque tengan un número de receptores distinto a aquellas, en estas plantas -que también producen frutos en vaina- las fitohormonas deben actuar de modo parecido y, por lo tanto, podrían ser susceptibles de mejoramiento.

En el equipo de investigadores participaron también por parte de la UGA Vincent Cerbantez Bueno, Víctor Zúñiga Mayo, Irepan Reyes Olalde, Paulina Lozano Sotomayor y Humberto Herrera Ubaldo, además de Nayelli Marsch Martínez, investigadora adscrita al Departamento de Biotecnología y Bioquímica del Cinvestav Unidad Irapuato.