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Las semillas heredan los recuerdos de sus madres

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Las semillas permanecen en un estado latente, un bloqueo temporal de su germinación, siempre que las condiciones ambientales no sean ideales para la germinación. 

La profundidad de este sueño, que está influenciado por varios factores, se hereda de su madre, como lo habían demostrado investigadores de la Universidad de Ginebra (UNIGE), Suiza. Hoy, revelan en la revista eLife.cómo esta huella materna se transmite a través de pequeños fragmentos de los llamados ARN “interferentes”, que inactivan ciertos genes.

Los biólogos también revelan que un mecanismo similar permite transmitir otra impresión, la de las temperaturas presentes durante el desarrollo de la semilla. Cuanto más baja sea esta temperatura, más alto será el nivel de latencia de la semilla. Este mecanismo permite que la semilla optimice el tiempo de su germinación. La información luego se borra en el embrión germinado, para que la próxima generación pueda almacenar nuevos datos en su entorno.

La latencia se implementa durante el desarrollo de semillas en la planta madre. Esta propiedad permite que las semillas germinen durante la temporada apropiada, para evitar que todas las crías de una planta se desarrollen en el mismo lugar y compitan por recursos limitados, y para promover la dispersión de la planta. Las semillas también pierden su latencia en tiempos variables. “Las subespecies de la misma planta pueden tener diferentes niveles de latencia en función de las latitudes en las que se producen, y queríamos entender por qué”, explica Luis López-Molina, profesor del Departamento de Botánica y Biología Vegetal de la Facultad de UNIGE. Ciencia.

El gen paterno es silenciado

Como todos los organismos con reproducción sexual, la semilla recibe dos versiones de cada gen, un alelo materno y otro paterno, que pueden tener diferentes niveles de expresión. Los biólogos de UNIGE demostraron en 2016 que los niveles de latencia de Arabidopsis thaliana, un organismo modelo utilizado en los laboratorios, se heredan de la madre. De hecho, en la semilla, el nivel de expresión de un gen regulador de la latencia llamado alantoinasa ( ALN ) es el mismo que el del alelo materno. Esto implica que es el alelo materno de la ALN el que se expresa principalmente, en detrimento del alelo paterno.


En el estudio actual, los investigadores muestran que esta huella materna se transmite por un mecanismo epigenético, que influye en la expresión de ciertos genes sin alterar su secuencia. El alelo paterno de ALN está “silenciado” por modificaciones bioquímicas llamadas metilaciones, que se llevan a cabo en la región promotora del gen para inactivarlo.

“Estas metilaciones son en sí mismas el resultado de un proceso en el que participan diferentes complejos de factores y enzimáticos, así como pequeños fragmentos del denominado ARN” interferente “. Este es un ejemplo único de impronta genómica, porque se fabrica en ausencia de la enzima que suele ser responsable de la metilación ”, dice Mayumi Iwasaki, investigadora del grupo de Ginebra y primera autora del artículo.

La huella del frío pasado evita que la semilla se despierte

Las condiciones ambientales presentes durante la formación de semillas también dejan su marca, ya que su nivel de latencia aumenta con la disminución de las temperaturas. “Hemos descubierto que, en este caso, ambos alelos del gen ALN están fuertemente reprimidos en la semilla. Esto se debe a un mecanismo epigenético similar, pero no todos los actores son iguales a los utilizados para silenciar el alelo paterno “, dice Luis López-Molina.

Esta huella del frío permite a la semilla mantener información sobre las temperaturas pasadas, para incluirlas en la elección del momento óptimo de germinación. Después de la germinación, el gen ALN se reactiva en el embrión. La memoria del frío se borrará, lo que permitirá que los contadores se reinicien para la próxima generación.

“Estudiar cómo los factores maternos y ambientales hacen que las semillas latentes se despierten es de importancia crucial para la agricultura, especialmente para prevenir la germinación temprana en un ambiente sujeto al cambio climático”, concluye Mayumi Iwasaki. Las apuestas ecológicas también son altas, porque las temperaturas crecientes podrían reducir la latencia del banco de semillas y, por lo tanto, modificar la distribución de las especies de plantas en una latitud dada. Esto tendría múltiples consecuencias, tanto directas como indirectas, para las especies animales y vegetales nativas.

Fuente: University of Geneva (UNIGE)

Referencia: Non-canonical RNA-directed DNA methylation participates in maternal and environmental control of seed dormancy. Mayumi Iwasaki et al. eLife 2019;8:e37434. DOI:10.7554/eLife.37434 



Las semillas de las plantas heredan los recuerdos de sus madres.

Ecoportal.net

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