¿Cómo funciona el desarrollo de las plantas?

Las plantas presentan una enorme diversidad de formas en la naturaleza, que refleja la variación en el tamaño, forma y posición de sus órganos. El número y la disposición de estos órganos son la base de la arquitectura de la planta. Nuestro laboratorio está interesado en entender el control de la arquitectura de la inflorescencia, la región donde se forman las flores. Queremos conocer las redes genéticas que regulan el desarrollo de la inflorescencia y cómo han evolucionado.

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Pequeña muestra de la variedad de flores que existen en la naturaleza

Uno de los procesos clave en el desarrollo vegetal es la transición floral.En una primera etapa (vegetativa) la planta produce únicamente hojas y cuando se produce esta transición pasa a producir órganos reproductivos (flores). Esta transición está controlada por una compleja red de genes, que promueven y retrasan este proceso.

Uno de los “actores principales” del trabajo en nuestro laboratorio es el gen Terminal Flower 1 (TFL1), que evita que las plantas pasen a la fase en la que producen flores. En concreto, mi trabajo de fin de máster se centra en la caracterización funcional de un gen determinado, bZIP59, que pertenece a la misma familia que otros genes que ya sabemos que interaccionan con TFL1 y otros reguladores del desarrollo de las plantas. La familia a la que pertenece bZIP59 es una familia de factores de transcripción, esto son proteínas que participan en la regulación de la transcripción (síntesis de RNA) de otros genes.

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Aunque no lo parezca, todavía no conocemos por completo como se regula esta red genética

Para lograr determinar la función de este gen estamos empleando diferentes metodologías, siempre trabajando con Arabidopsis thaliana,la especie modelo en el estudio de plantas.Mediante ingeniería genética estamos obteniendo plantas transgénicas con modificaciones del gen de interés para ver qué efectos tienen en el desarrollo de la planta. Para poder llegar a determinar qué está haciendo nuestro gen en la planta las dos estrategias principales se basan en: eliminar el gen y ver qué le ocurre a la planta cuando este no está ejerciendo su función; y hacer que el gen se exprese de manera constitutiva, esto hace que su efecto sea más “fuerte” y podamos ver cuál es su función cuando se sobreexpresa. Obviamente, estás dos estrategias son mucho más complicadas de hacer que de contar y llevan mucho tiempo.

Además, para completar el análisis vamos a fusionar nuestro gen a otros genes, como el de la proteína verde fluorescente (GFP), que nos permitirán determinar en qué lugar y estado de desarrollo de la planta se expresa el gen, con que otros genes interacciona y dónde se acumula la proteína que codifica.

A día de hoy todavía no tenemos ningún resultado final, todo son datos preliminares. Al estar trabajando con un gen del que no se sabe casi nada únicamente podemos hacer conjeturas sobre su función, aunque sí que os puedo adelantar que parece que bZIP59 ejerce algún efecto en el desarrollo de la planta. Los resultados de la investigación que estamos realizando en el laboratorio nos permitirán tener un conocimiento mayor sobre el papel de este gen (y otros relacionados) en el desarrollo de las plantas.

Como podéis ver se trata de investigación básica, sin ningún fin biotecnológico directo. Aunque a veces pueda ponerse la investigación con un fin aplicado por encima de la investigación básica, esta última es de vital importancia, ya que sin el conocimiento que genera no se pueden llegar a desarrollar aplicaciones biotecnológicas.

En el caso del trabajo que realizamos en el laboratorio, conocer y entender cómo funcionan los genes encargados de controlar el desarrollo de las plantas puede llegar a tener aplicaciones biotecnológicas de gran interés.

La aplicación más directa es poder obtener variedades de interés agronómico con la floración retrasada (e incluso suprimida) o adelantada, en función del resultado deseado en cada caso. Aunque esto no es nada sencillo (si no ya se habría hecho) debido a las numerosas interacciones entre genes que controlan el desarrollo vegetal.

Sería interesante llegar a conseguir un retraso de la floración en plantas hortícolas que dejan de tener interés para el agricultor una vez florecen, como por ejemplo la lechuga. Ligado al retraso en la floración se produce un aumento en la biomasa de la planta (más hojas), lo cual supone un beneficio directo para el productor y el consumidor.

En este sentido ya se han publicado algunos trabajos en los que se ha trabajado con especies modelo, e incluso se ha hecho algo en especies leñosas de interés forestal, como el abedul. La supresión o retraso floral en este tipo de plantas es importante para conseguir aumentar el desarrollo vegetativo y la producción de madera.

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Plantas transgénicas con la floración suprimida, comparadas con una planta no transgénica (silvestre)

En la otra cara de la moneda tenemos el adelanto de la floración. Como ya he comentado, en su primera fase de desarrollo las plantas son incapaces de producir flores y frutos. Adelantar la floración permitiría reducir este tiempo “de espera” que es de hasta 7 años en algunos frutales, como los cítricos. En este caso también hay algún trabajo publicado, en que se han logrado plantas de naranjo transgénicas que florecen y empiezan a producir frutos (completamente normales) antes.

Aunque todavía no existen variedades comerciales en las que se haya modificado la floración de la planta al menos a mí me parece un campo muy interesante y que puede dar lugar a variedades biotecnológicas muy interesantes en un futuro no muy lejano.

Espero os haya resultado interesante y muchas gracias por vuestro tiempo!

Max Torrellas


19 Comentarios

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Álvaro CostaÁlvaro Costa

Muy interesante y completo. Desde luego los ajenos al mundillo puede que no lleguen a percibir el enorme trabajo y esfuerzo que supone la caracterización de un gen, pero siempre es divertido el misterio de no saber exactamente qué te encontrarás. Y estoy completamente de acuerdo con esa pequeña reivindicación sobre la importancia de la investigación básica, aunque tu caso tiene mucho potencial aplicado, como bien comentas hacia el final.

Max TorrellasMax Torrellas

Hola Álvaro, muchas gracias por tu comentario! No quise adentrarme mucho en lo que implica la caracterización del gen porque aunque los resultados puedan ser muy interesantes, contar cómo se llega a ellos es algo más pesado y pensé que quizás requería mucha información para la gente que no sabe de qué hablamos.

AntonioAntonio

Muy interesante. ¿Se podría llegar a producir una planta que estuviera siempre florida? (de cara a la jardinería ornamental). ¿Existe alguna planta así en la naturaleza? Algo así como los árboles de hoja perenne, pero con flores.

Max TorrellasMax Torrellas

Hola Antonio, se trabaja mucho en el campo de las ornamentales. Ya se han descrito algunas mejoras relacionadas con lo que comentas, por ejemplo, plantas androestériles que producen flores de forma continuada. También es interesante en el campo de las ornamentales retrasar la senescencia (muerte de la planta) para que las flores aguanten más tiempo.

AlonsoAlonso

Creo que las que manejan en los invernaderos florecen todo el año, me a tocado ver rosales floreciendo todo el año (con pocas flores) incluso de las que no están en condiciones controladas. Para otras plantas habría que ver si toleran los requerimientos energéticos de producir esas flores, supongo que seria cuestión de abonarlas bien, igual no trabajo con plantas pero estoy seguro que el autor puede elaborar más del tema.

Max TorrellasMax Torrellas

Alonso, como bien comentas sí que existen plantas capaces de florecer todo el año, aunque de manera general las plantas florecen en primavera, se pueden aplicar estímulos para favorecer este proceso. Sin embargo, creo que Antonio en su comentario se refería a la posibilidad de desarrollar variedades que mantuvieran sus flores todo el año, una vez florecidas. En este caso como ya he dicho lo más interesante es evitar la muerte de la flor una vez ha aparecido. Aunque es cierto que producir y mantener las flores supone un gasto energético considerable para la planta por lo que en estos casos suele tratarse de especímenes con un porte menor. Si tienes cualquier otra duda no dudes en preguntar!

AntonioAntonio

Sí, exacto, me refería a flores que no se marchitaran, o al menos a plantas que siempre tuvieran flores, no que puedan florecer en cualquier momento con el estímulo adecuado.

AntonioAntonio

Vi la idea en un tebeo japonés de ciencia ficción llamado Pluto, donde se obtienen por ingeniería genética plantas siempre floridas (y posibilidades más fantasiosas) y me pregunté si sería posible algo así.

Max TorrellasMax Torrellas

Sería posible dentro de unos limites claro, la planta acabaría por morirse. Pero el retraso de la caída de las flores mediante ingeniería genética es muy interesante en ornamentales ya que supone ventajas tanto para el consumidor como el productor.

Christian Neyoy SiariChristian Neyoy Siari

Como lo explica en su esquema, el control de la floración es manejada por una amplio grupo de factores. Entonces, ¿su trabajo sobre este gen, es suficiente con conocerlo y medir su actividad en vista de la multitud de factores que se ven involucrados en el proceso? Por otra parte, toda la ciencia es aplicada, independientemente de si en sus inicios sólo se investigó para saber si tal o cual cosa era la responsable del fenómeno. Al final, todas las investigaciones encuentran sus aplicaciones. Aunque en algunos casos, las investigaciones llegan como soluciones buscando a un problema que resolver.

Max TorrellasMax Torrellas

Christian, en el caso de mi trabajo los resultados obtenidos nos permitirán hacernos una idea básica de la función del gen en el desarrollo; pero serán necesarios futuros experimentos para poder llegar a determinar cómo funciona dentro de esa compleja red. Estoy de acuerdo con lo que comentas, simplemente quería resaltar que de estos trabajos de investigación básica (que veremos más en el blog estos días) que en principio tienen como única finalidad “crear conocimiento” se pueden acabar derivando interesantes aplicaciones biotecnológicas, como bien dices.

GonzaloGonzalo

Buen artículo, bien elaborado y claro para el lector. Me gustó sobre todo la explicación didáctica de la segunda parte sobre las posibles aplicaciones del retraso o adelanto de la floración. La estructura que elegiste -contar tu investigación y después sus posibles aplicaciones prácticas- es correcta, pero hubiese estado bien colocar además un primer párrafo introductorio que intentase captar la atención del lector, bien con un sumario global del artículo, bien planteando preguntas que contestarás en el artículo, bien con un ejemplo que suscite su interés, etc.
Por ejemplo, podría empezarse así: “Los frutales son incapaces de producir flores en sus primeros años. Adelantar su floración, que en algunos casos, como los cítricos, se retrasa hasta 7 años, es una de las posibles aplicaciones prácticas de una investigación básica en la que trabajo. Otra posibilidad que analizamos es el retraso en la floración, que también interesa en sectores como el hortícola (…)”.
En cualquier caso, artículo muy logrado, que cumple perfectamente la función de divulgación científica.

Max TorrellasMax Torrellas

Muchas gracias por tu comentario Gonzalo, tomo nota de todas tus recomendaciones para futuras ocasiones!

Jacob AnsóJacob Ansó

Me parece un buen artículo, pero aún me parece mejor q os dediqueis a la investigación. Soy agricultor y creo q es indispensable vuestro trabajo para q todos (agricultores y consumidores) podamos ir a otro nivel de aprovechamiento del suelo y de los recursos a nuestro alcance.
Muchos creemos en vosotros los científicos, mucho ánimo en el duro camino q os espera.

Max TorrellasMax Torrellas

Gracias Jacob! Me alegra leer que hay gente que valora lo que hacemos en el laboratorio, sobretodo cuando se trata de un campo de la ciencia que recibe tantas críticas por parte de ciertos sectores.

José Moya CuevasJosé Moya Cuevas

Estupendo post!! Muy claro, interesante y bien redactado. Enhorabuena! !

eduardoeduardo

ES MUY BUENO TENIA QUE BUSCAR ESO ME AYUDO ASABER SOBRE LAS PLATAS… FUE MUY BUENO SE LO RECOMIENDO ALOS DEMAS MUY BUENO EL TEXTO

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