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Frutas bajo escrutinio genético

A todos nos gusta la fruta y probablemente estemos dando por hecho que su principal función evolutiva sea dispersar sus semillas. Unos investigadores han estudiado las características genéticas de la maquinaria molecular en la que se basan los distintos mecanismos para dispersar las semillas lejos de sus progenitores.
Frutas bajo escrutinio genético
La investigación financiada con fondos europeos FRUIT LOOK ha examinado las características genéticas y las redes genéticas que subyacen a la formación de frutos en plantas tan diversas como la especie modelo «Arabidopsis thaliana» respecto a su ancestro más lejano, el musgo «Physcomitrella patens». Mediante el uso de datos masivos en busca de pruebas sobre redes genéticas, el equipo también estudió especies de los géneros «Solanum» (tomate), «Antirrhinum» y «Nicotiana».

Sinergias en colaboración con conocimientos especializados complementarios

Distribuidos entre Norteamérica y Europa, seis socios aportaron sus conocimientos especializados en diversas áreas de la investigación como la biología reproductiva, la genética del desarrollo, la genómica funcional y la genética molecular, ofreciendo un entorno y una plataforma excelentes para la formación de jóvenes investigadores.

Reforzados con una plataforma de intercambio intercontinental, los integrantes utilizaron herramientas genómicas, análisis ChIP, interacciones entre proteínas y manipulación de la homeostasis hormonal para arrojar luz sobre los mecanismos que controlan la formación de los frutos, su crecimiento y su maduración. Tal y como señala la coordinadora del proyecto, la profesora Simona Masiero, «el éxito de este esquema dio lugar a unas relaciones laborales que fueron más allá del alcance de un único proyecto, y muchos integrantes de ambos continentes se beneficiarán ahora y en el futuro».

Desarrollos fructíferos sobre la estructura y la función

Simplificando al máximo, los frutos han evolucionado para proteger las semillas y garantizar su dispersión y crecimiento. Los frutos se forman a partir del gineceo maduro fertilizado, si bien, especialmente en las frutas carnosas, se requieren componentes florales adicionales.

FRUIT LOOK contribuyó con éxito a dilucidar mejor las redes moleculares, genéticas y fisiológicas que modulan los patrones de los frutos y el crecimiento en «Arabidopsis thaliana». Específicamente, la información ha sido transferida a importantes cultivos agrícolas, tomates, tabaco y diversas legumbres.

La morfología y la función de la fruta depende en gran medida del patrón del gineceo, el órgano reproductor femenino de la planta. Contiene el ovario, que posteriormente se convierte en el fruto tras la fertilización. Los investigadores de FRUIT LOOK generaron mutantes de orden superior a partir de reguladores ya conocidos para establecer las relaciones genéticas entre ellos. Los resultados muestran que se originan cascadas moleculares a partir de estos reguladores.

¡Esas hormonas entran en acción de nuevo!

Además de la acción de los reguladores genéticos, hormonas como la auxina, la citocinina y la giberelina se comportan como morfógenos en el proceso de formación del gineceo. Los científicos han asignado nuevos papeles a la homeostasis de la auxina en la flor.

También se ha descubierto otro papel del ácido abscísico (ABA). El grupo se centró en el ABA y en su función en los procesos de fertilización y maduración.

Sistema de gestión de bases de datos y redes

Como ejemplo del enfoque de datos masivos, el grupo de investigación ha utilizado Solcyc, un sistema de gestión de bases de datos para la custodia manual de redes metabólicas en bases de datos específicas de especies de la familia «Solanaceae», que incluye a la patata, el tomate, el pimiento y la planta del tabaco.

Los trabajos realizados por el consorcio FRUIT LOOK utilizan por lo general un enfoque de biología de sistemas. Al fusionar los datos sobre los reguladores de la formación de los frutos, los investigadores han identificado reguladores previos y sus genes objetivo para construir redes detalladas.

Legado de la formación de FRUIT LOOK

FRUIT LOOK ha tenido un impacto muy alto para todos los investigadores implicados, tanto para los investigadores noveles como para los ya experimentados. «Los investigadores noveles han tenido la oportunidad de visitar laboratorios en el extranjero y de trabajar con instituciones de investigación de alta tecnología», destaca la profesora Masiero. Los estudiantes de doctorado han tenido la oportunidad de generar sus propios datos y colaborar durante el análisis.

Una prueba del calibre de la formación que han recibido los investigadores es el número de puestos de investigación que han conseguido. Hasta ahora, dos investigadores noveles han ocupado puestos como estudiantes de doctorado, un estudiante terminó su doctorado y tres consiguieron puestos postdoctorales. Se han publicado tres artículos en revistas científicas con revisión por pares sobre una amplia variedad de temas, como los patrones embrionarios, la detección y el control de la auxina, la parada de la proliferación de los meristemos y las redes metabólicas. Además, otros dos artículos se encuentran en fase de revisión.

La profesora Masiero resume los éxitos del proyecto FRUIT LOOK: «FRUIT LOOK ha proporcionado ventajas importantes en procesos que son fundamentales para los fitomejoradores, como los procesos de maduración de la fruta y la comunicación cruzada entre la semilla y el fruto». El enfoque sobre las vías que controlan el desarrollo reproductivo le da una mayor importancia a este proyecto, dado que el cambio climático y el aumento global de los precios de los alimentos subrayan la necesidad de concentrar los recursos en mantener y aumentar la seguridad alimentaria.

Palabras clave

FRUIT LOOK, fruto, red, gen, regulador, auxina, ácido abscísico (ABA)
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