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| La imagen muestra una flor de Arabidopsis thaliana en su fase inicial. Mediante microscopía confocal, Shang Erlei et al. descubrieron que KNUCKLES (KNU), que codifica un represor de dedos de zinc de tipo C2H2, se expresa en el meristemo floral (mostrado en rojo) a partir del estadio floral 6 y se solapa con el gen marcador de células madre CLVTAVA3 (CLV3) que expresa células (mostrado en verde). Además, KNU reprimió directamente a CLV3 y medió un marco regulador para la determinación del meristemo floral controlado oportunamente. Crédito: Bo Sun |
El modo en que las flores se forman correctamente dentro de un marco temporal limitado ha sido un misterio, al menos hasta ahora. Investigadores de Japón y China han descubierto cómo una proteína multifuncional ayuda a que las flores se desarrollen según lo previsto.
En un estudio publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences U.S.A., investigadores de la Universidad de Nanjing y del Instituto de Ciencia y Tecnología de Nara han revelado que una pequeña proteína desempeña múltiples funciones para garantizar que los órganos reproductores florales se formen correctamente en un breve espacio de tiempo.
Las flores se desarrollan a partir de meristemos florales, que se diferencian para producir los sépalos, los pétalos, los estambres y los carpelos. El correcto desarrollo de estos órganos florales depende de que el desarrollo de los meristemos se complete en un determinado periodo de tiempo. En las primeras etapas del desarrollo de la flor, las células madre proporcionan la fuente de células para la formación de los órganos florales. En los meristemos florales, la actividad de las células madre se mantiene a través de un bucle de retroalimentación entre WUSCHEL (WUS), un gen que identifica a las células madre florales, y CLAVATA3 (CLV3), un gen marcador de células madre que se activa y mantiene gracias a WUS.
"Una pequeña proteína llamada KNUCKLES (KNU) reprime directamente a WUS, lo que conduce a la finalización de la actividad de las células madre florales en el momento adecuado", dice el autor principal del estudio, Erlei Shang. "Lo que no se entiende del todo es cómo la robusta actividad de las células madre florales termina en un periodo de tiempo limitado para asegurar el desarrollo del carpelo".
"La investigación del equipo reveló que, en Arabidopsis thaliana, KNU puede desactivar completamente los meristemos florales robustos en una etapa floral concreta, gracias a las múltiples funciones que KNU lleva a cabo a través de sus papeles específicos de posición", dice el autor principal Toshiro Ito.
KNU reprime y silencia WUS, y reprime directamente CLV3 y CLV1 (un gen que codifica un receptor para el péptido CLV3). En consecuencia, KNU elimina el bucle de retroalimentación CLV3-WUS a través de mecanismos transcripcionales y epigenéticos (es decir, aquellos que no implican cambios en las secuencias de ADN subyacentes). Además, KNU interactúa físicamente con la proteína WUS, lo que inhibe que WUS sostenga a CLV3, interrumpiendo las interacciones necesarias para el mantenimiento de los meristemos florales.
"Nuestros resultados revelan una vía reguladora en la que KNU desempeña un papel clave en el apoyo a la finalización del desarrollo de los meristemos florales dentro de una ventana de tiempo corta, y asegura que los órganos reproductores de la flor se formen adecuadamente", dice el autor correspondiente Bo Sun.
Los resultados de esta investigación serán útiles para los estudios genéticos de especies de cultivos alimentarios como el arroz, el tomate y el maíz. La comprensión del mecanismo de terminación del meristemo floral descubierto en este estudio beneficiará el rendimiento de los cultivos para la producción de alimentos a nivel mundial.
Fuentes, créditos y referencias:
“Robust control of floral meristem determinacy by position-specific
multifunctions of KNUCKLES” by Erlei Shang, Xin Wang, Tinghan Li,
Fengfei Guo, Toshiro Ito and Bo Sun, 30 August 2021, Proceedings of the National Academy of Sciences.
DOI: 10.1073/pnas.2102826118