Giberelina: La fitohormona que tiene un rol doble en gatillar la formación floral

Giberelina: La fitohormona que tiene un rol doble en gatillar la formación floral

Una nueva publicación de investigadores de la Universidad de Pensilvania, EE.UU., publicada en la revista Science, ha revelado que una fitohormona que se creía que promovía la formación floral en plantas anuales, también juega un rol en inhibir la formación de flores. El rol dual de esta hormona, giberelina, puede ser explotado para producir plantas de mayor rendimiento.

Las flores no son solamente para mirarlas, sino que sirven para la reproducción de las plantas. En agricultura, el tiempo y la regulación de la formación floral tienen una importancia económica, afectando el rendimiento del cultivo.

El estudio fue liderado por Nobutoshi Yamaguchi y Doris Wagner del Departamento de Bilogía de la Escuela de Artes y Ciencias. Wagner es profesora y líder de posgrado, y Yamaguchi es un investigador de postdoctorado. Otros coautores del departamento incluyen también Cara M. Winter, Miin-Feng Wu y Ayako Yamaguchi. El equipo de Pensilvania colaboró con Yuri Kanno y Mitsunori Seo del Centro RIKEN para la Ciencia Sustentable de Recursos en Japón.

Los científicos pensaban que las plantas de vida corta, anuales o bianuales, usaban una estrategia diferente que las plantas de vida larga, como las perennes, para regular la producción de flores.

“La evidencia anecdótica era que la hormona giberelina promovía el cambio hacia la formación de flores en plantas de vida corta, junto con otras señales como temperatura, temporada y fotoperíodo”, dijo Wagner. “Pero en el caso de las plantas de vida larga, como en los frutales, se ha sabido que si las rocías con la hormona se inhibe la producción de flores. Así que era un gran puzzle: ¿por qué la misma hormona produciría un efecto en plantas de vida corta y otro opuesto en plantas de vida larga?”.

Para abordar esta paradoja, el equipo de Pensilvania comenzó por investigar nuevos genes importantes para el proceso de formación floral. Específicamente, realizaron una amplia búsqueda en el genoma de la especie Arabidopsis thaliana, para encontrar objetivos específicos de la proteína LEAFY de la cual se sabe que promueve la formación de flores.

Un gen que se descubrió fue el llamado ELA1, que produce una enzima citcromática y se ha demostrado que juega un rol en romper la giberelina. Experimentos posteriores mostraron que las plantas que perdieron la función de la ELA1 producían flores mucho más tarde de lo normal.

Los investigadores también encontraron que las plantas carentes de LEAFY poseían altos niveles de giberelina, y las plantas diseñadas para producir altos niveles de LEAFY tenían niveles inferiores de la hormona siendo también más pequeñas y con mayores niveles de clorofila, características típicas de la deficiencia de giberelina.
“En un principio estábamos confundidos porque se suponía que la giberelina promovía toda la actividad que lleva a la floración”, dijo Wagner. “Luego encontramos un objetivo directo de LEAFY ligado al catabolismo de la giberelina, eso nos dio la señal de que la giberelina debe de tener un rol en la inhibición de la formación de flores también”.
Las plantas que fueron modificadas genéticamente para no producir giberelina adecuadamente, y las plantas que fueron tratadas con un inhibidor de la giberelina, mostraron signos de una primera transición atrasada hacia la inflorescencia, pero signos acelerados de la formación de flores. El rociar a las plantas con giberelina causó el efecto opuesto.

Los resultados sugieren que los dos pasos de transición que llevan a las plantas a producir flores pueden ser regulados diferentemente, estando la giberelina involucrada en ambos. Mientras que la giberelina promueve la primera transición, en la cual las plantas paran de producir brotes y hojas, y producen inflorescencias, por otro lado inhibe la segunda etapa, en la que las flores se forman.

El mecanismo, mostró el equipo de Pensilvania, involucra niveles de giberelina en aumento y en disminución. Altos niveles provocan que la planta termine su fase de desarrollo vegetativo. En ese punto, la actividad de LEAFY y ELA1 causan la ruptura de la giberelina. Libre de los efectos inhibitorios de la hormona, un grupo de proteínas se activan para desencadenar la formación de flores.

“cuando se trata de determinar el número de flores formadas y cuándo se forman, creemos que esta vía está en primer plano”, aseguró Wagner.

Los agricultores aún usan variedades de arroz deficientes en giberelina para producir plantas más compactas que no sean derribadas ante el viento o la lluvia. El nuevo entendimiento del papel de la giberelina adquirido de este estudio podría ayudar a crear variedades de plantas que pueden ser más productivas.
“Creemos que puede ser usado para incrementar el rendimiento”, aseguró Wagner. “Las semillas son un producto de las flores, así que si quieres más semillas, quieres más flores. Ser capaz de modular la acumulación o degradación de la giberelina, podría permitirnos optimizar o aumentar la producción de semillas y el rendimiento de cosecha de un cultivo”.

El equipo de Pensilvania planea explorar otras plantas para ver si la giberelina opera de la misma forma en otras especies y en plantas perennes también, y para saber más sobre cómo diferentes niveles de la hormona gatillan eventos reguladores que tanto inhiben como promueven la producción floral.
Esta investigación fue apoyada por la Fundación Nacional de Ciencia de EE.UU.

Referencias:

Nobutoshi Yamaguchi, Cara M. Winter, Miin-Feng Wu, Yuri Kanno, Ayako Yamaguchi, Mitsunori Seo, and Doris Wagner. Gibberellin Acts Positively Then Negatively to Control Onset of Flower Formation in Arabidopsis. Science, 9 May 2014: 638-641 DOI: 10.1126/science.1250498

Este material fue traducido por Agriculturers.com

FUENTE: sciencedaily.com

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