Descobreixen els gens que controlen la identitat dels pètals i els estams en les lleguminoses

Una investigació del Consell Superior d'Investigacions Científiques (CSIC) ha estudiat el procés evolutiu dels gens responsables de controlar la identitat dels pètals i els estams (òrgans sexuals masculins) a les lleguminoses. La recerca ha estat publicada a la revista The Plant Journal.

 

Comprenem els mecanismes moleculars que controlen la regulació gènica del  desenvolupament de les flors gràcies, en gran mesura, a les anàlisis genètiques realitzades en plantes model com l’Arabidopsis thaliana i l’Antirrhinum majus. Aquests estudis van donar lloc al model ABC, que explica des de la genètica molecular el desenvolupament biològic dels òrgans de les flors en quatre verticils: sèpals, pètals, estams i carpels. 

 

No obstant això, estudis recents estan aportant nova informació sobre els gens que controlen la identitat dels òrgans florals a les plantes angiospermes, incloent-hi les lleguminoses.

 

José Pío Beltrán, professor d'investigació del CSIC a l'Institut de Biologia Molecular i Cel·lular de Plantes (centre mixt del CSIC i la Universitat Politècnica de València), explica: "Una flor com la d'Arabidopsis thaliana té sèpals, pètals, estams i carpels, la identitat depèn d'una sèrie de gens reguladors. La expressió de gens del tipus A exclusivament produeix sèpals en el primer verticil, una coexpressió dels gens A i B produeix els pètals en el segon, una actuació conjunta de gens de funció B i C estableix la identitat dels estams al tercer, i per formar els carpels únicament es requereix de l'activitat de gens de funció C en el quart verticil. A més, els gens de tipus A i C són antagonistes, on s'expressen els de tipus A no es poden expressar els de tipus C i viceversa".

 

L'investigador del CSIC Luis Cañas, que també ha participat en el treball, aclareix que "l'evolució dels gens de classe B que pertanyen a la família MADS-box s’havia estudiat amb anterioritat en diverses espècies de plantes, però no en lleguminoses.” Anàlisi filogenètiques dutes a terme en diverses espècies d'angiospermes mostraven una alta freqüència de duplicacions en gens del tipus B (APETALA3 i PISTILLATA). "Els gens duplicats” continua Cañas  “generalment adopten una de tres possibilitats evolutives diferents: no funcionalització, en la qual una de les còpies és silenciada, neofuncionalización, en la qual una còpia adquireix una funció totalment nova mentre que l'original manté la seva funció, i subfuncionalización, en la qual la còpia adquireix part de la funció de l'original. Així que ens vam proposar esbrinar què funció tenien aquests gens duplicats en les lleguminoses".

 

Per a això, un altre dels membres de l'equip i també investigadora del CSIC, Edelín Roc, afegeix: "El que vam fer va ser aïllar i caracteritzar gens del tipus AP3 a la lleguminosa model Medicago truncatula, el que ens va permetre observar un patró d’expressió complementari d'aquests gens en pètals i estams. Posteriorment, anàlisis dutes a terme mitjançant tècniques de genètica inversa, ens van fer arribar a la conclusió que aquests gens han estat sotmesos a un procés d'especialització funcional en el qual la funció del gen original descansa en els dos gens duplicats amb repartiment de les funcions de tal manera que un intervé en major mesura en la identitat dels estams i l'altre en la dels pètals".

 

Aquest treball liderat pel CSIC, en què també ha participat la Fundació Samuel Roberts Noble de Ardmore, Oklahoma (EUA), podria tenir importants aplicacions en el sector agronòmic ja que proporciona un millor coneixement del mecanisme de desenvolupament floral a les lleguminoses. Les lleguminoses, juntament amb els cereals i amb algunes fruites i arrels tropicals, han estat la base principal de l'alimentació humana durant mil·lennis.

 

En l'alimentació humana i animal s'utilitzen fins a 150 espècies de lleguminoses, de les que les més rellevants per al consum humà són mongetes, llenties, pèsols, cigrons i faves. En la seva composició interessa destacar els continguts de proteïnes, d'hidrats de carboni d'assimilació lenta, de minerals com el calci, el ferro i el zinc, fibra soluble i alguns components bioactius minoritaris.