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H2020

MEPOL — Resultado resumido

Project ID: 656918
Financiado con arreglo a: H2020-EU.1.3.2.
País: Países Bajos
Dominio: Agricultura y silvicultura

Una investigación innovadora sobre la polinización promete impulsar la agricultura

Las plantas necesitan insectos y otros animales para ser polinizadas y estos son atraídos mediante toda una serie de compuestos químicos responsables del color, el aroma y el néctar de sus flores. La doctora Monica Borghi, reciente beneficiaria de una beca de investigación europea Marie Skłodowska-Curie, estudió la base genética de estos rasgos.
Una investigación innovadora sobre la polinización promete impulsar la agricultura
Tener una buena apariencia así como un buen aroma y sabor es muy importante para las plantas, ya que esto es lo que les permite ser polinizadas por insectos y otros animales pequeños, que transportan el polen de flor en flor. Pero, ¿cuáles son los procesos biológicos que permiten a las plantas generar estas señales para atraer a los polinizadores? Gracias a una beca Marie Skłodowska-Curie, la doctora Monica Borghi investigó el desarrollo de estos rasgos durante su etapa formativa en la Universidad de Wageningen de los Países Bajos. «Las plantas seducen a los polinizadores empleando toda una serie de compuestos producidos en las flores, incluyendo moléculas aromáticas y pigmentos para atraer a los polinizadores así como néctar que sirve como recompensa en forma de alimento. En este contexto, queríamos comprender mejor cómo la producción de estos compuestos en las flores contribuye a garantizar la polinización en diferentes plantas de cultivo», explica la doctora Borghi.

La polinización aporta más de doscientos mil millones de dólares a la agricultura mundial y contribuye a aumentar y mejorar la producción y la calidad de las frutas y verduras. El proceso de polinización permite a las plantas ser fertilizadas y aunque determinados cultivos como el trigo, el maíz y el arroz se auto polinizan, muchos otros cultivos de interés agrícola como las fresas, las manzanas, las peras, las cebollas, los melones y el café requieren ser polinizados por animales. Por tanto, comprender las señales que atraen y mantienen a animales polinizadores tiene una gran importancia y podría conducir al desarrollo de nuevos procedimientos biológicos destinados a aumentar la producción y la calidad.

Durante su investigación en el laboratorio de biología vegetal de Harro Bouwmeester, la doctora Borghi seleccionó la planta Arabidopsis thaliana como especie modelo para estudiar los compuestos químicos o metabolitos que las plantas producen y liberan en sus flores. Estos incluyen el néctar y el polen, que están constituidos principalmente por azúcares, proteínas y otras moléculas biológicas responsables de su aroma y color. «Arabidopsis thaliana es una planta de la familia de la col. En esta familia de plantas, la polinización tiene una gran importancia para la producción de semillas, no solo para la colza, sino también para muchas otras especies de brasicáceas como las coles», explica Borghi. El genoma de Arabidopsis thaliana fue secuenciado en 2001 y, como resultado, actualmente se dispone de una amplia base de datos con información precisa sobre los genes de la planta, lo que facilita la identificación de los genes que regulan la producción del aroma, color y néctar en esta especie vegetal.

Durante los dos años de duración del proyecto, finalizado en junio de este año, la doctora Borghi logró extraer a partir de flores congeladas tanto los compuestos químicos responsables de la coloración y el aroma de las flores como los azúcares y las proteínas presentes en el néctar, que fueron analizados empleando diferentes técnicas de cromatografía y espectrometría. Posteriormente, se propuso correlacionar los datos resultantes con la información genética disponible. «Estamos tratando de determinar qué genes controlan la producción de las señales florales empleadas para atraer a los polinizadores», comenta la doctora Borghi.

Para evaluar si un rasgo concreto hace a una flor más o menos atractiva para los polinizadores, la doctora Borghi realizó experimentos con sírfidos. Para ello, empleó plantas de Arabidopsis thaliana modificadas genéticamente, en las que se suprimió la expresión de determinados genes a fin de inhibir la síntesis de algunos de los metabolitos responsables del color, el aroma o la producción de néctar en las flores. «Para estos experimentos, dejamos que los sírfidos eligieran entre el tipo silvestre de planta y diferentes plantas con un gen suprimido y anotamos sus preferencias. Los resultados preliminares revelan que los sírfidos eran capaces de discriminar y aprender de manera rápida para visitar las plantas que proporcionaban la mejor recompensa, por ejemplo más néctar», afirma la doctora Borghi.

«Hemos obtenido una gran cantidad de datos sobre la expresión génica y la composición de los metabolitos durante el desarrollo floral y ahora esperamos plantear y validar nuevas hipótesis sobre cómo las plantas son capaces de regular la producción de aroma, color y néctar», concluye la doctora Borghi. Actualmente, el trabajo del proyecto continúa en el Instituto Max Planck de Fisiología Molecular Vegetal en Potsdam-Golm (Alemania).

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Palabras clave

MEPOL, polinización, señales florales, comunicación química y visual, néctar, Arabidopsis
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