Las plantas de tomate usan mecanismos bioquímicos similares para rechazar el polen tanto de sus propias flores como de especies relacionadas pero extrañas, protegiéndose tanto de la endogamia como de la fertilización cruzada, según señalan científicos de la Universidad de California, Davis.
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Los investigadores identificaron un gen del polen de tomate que codifica una proteína muy similar a otra considerada como responsable de evitar la autopolinización en petunias. También se mostró que este gen de tomate participa en el bloqueo de la fertilización entre especies, sugiriendo que los mecanismos detrás del rechazo del polen de la misma planta o de otras especies son similares.
Roger Chetelat, director y curador del Centro Charles M. Rick para Recursos Genéticos de Tomate y Wentao Li, un investigador post-doctoral en el Departamento de Ciencias Vegetales, informan de sus hallazgos en la edición del 24 de Diciembre de la revista Science.
Su descubrimiento seguramente va a encontrar aplicaciones en el cruzamiento de plantas, especialmente para California donde la industria del tomate mueve 1500 millones de dólares, así como para desarrollar una mejor comprensión de la biología de la polinización.
“Las plantas con flores tienen varios tipos de barreras reproductivas para prevenir el cruzamiento accidental entre especies en la naturaleza,” expresó Chetelat. “Hemos identificado una pieza de este rompecabezas, un gen que ayuda a controlar si el polen de tomate es reconocido o no y rechazado por las flores de especies salvajes relacionadas.”
“Entender y manipular estas barreras reproductivas podría ayudar a que los que hacen cruzamientos tengan acceso a características deseadas las cuales se encuentran en especies salvajes de tomate,” expresó.
No todo el polen es bienvenido
A mediados del siglo 19, el naturalista Charles Darwin observó que muchas plantas con flores rechazaban el polen de sus propias flores así como el polen de especies vegetales extrañas – en el primer caso porque es muy similar y en el otro porque es muy diferente. Sí permiten la polinización entre dos plantas de la misma especie.
En plantas, así como en animales, el cruzamiento entre individuos muy cercanos es en general considerado inapropiado dado que conduce a la expresión de mutaciones dañinas y deja a las generaciones resultantes mal equipadas genéticamente para poder lidiar con cambios ambientales o enfermedades.
Y el cruzamiento con individuos de especies diferentes puede ser igualmente problemático dado que con frecuencia resulta en descendencia híbrida que no puede reproducirse.
Durante las últimas décadas, los científicos han estudiado los mecanismos moleculares que causan que las plantas rechacen su propio polen. Han encontrado que en la familia de las Solanáceas, la cual incluye al tomate, la prevención de la autopolinización es controlada por el locus S. Esta es la región genética responsable de producir distintas proteínas en el polen de la flor y su pistilo, el órgano femenino donde ocurre la polinización.
Mientras que el mecanismo para evitar la autopolinización ha sido relativamente bien caracterizado, el mecanismo que previene el cruzamiento con plantas de otras especies es mucho menos conocido.
El estudio de la Universidad de California en Davis
Para explorar estos procesos en la planta de tomate, Chetelat y Li decidieron localizar las regiones cromosomales conteniendo genes que controlan la fertilización y pueden causar que la flor de una planta rechace el polen de otras especies. Los investigadores identificaron un gen que se expresa en el polen y que es conocido como “Cullin1”, el cual interacciona genéticamente con un gen en o cerca del locus S para bloquear la polinización cruzada.
Los investigadores encontraron que una forma mutante (inactiva) de la proteína Cullin1 está presente en el tomate cultivado, así como en especies relacionadas de tomates rojos y anaranjados, todos los cuales son capaces de ser fertilizados por su propio polen. Sin embargo, en las especies de tomate de fruto verde, la mayoría de las cuales tienen bloqueada la autopolinización, la proteína Cullin1 es funcional.
En síntesis, sus hallazgos sugieren que la proteína Cullin1 participa de un control bioquímico: se requiere de una forma activa de la proteína para que el polen fertilice a las plantas de otras especies, si esa especie es capaz de rechazar a su propio polen.
Si bien estos descubrimientos provienen de un estudio usando híbridos de tomate, los investigadores sospechan que serán relevantes para otros miembros de la familia Solanaceae, la cual también incluye papa, ajíes y berenjena.
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