Post escrito por Izaro Caballero Gómez, alumna del Máster de biología molecular y celular de plantas.

 

Cuando observamos una planta crecer, es fácil pensar que todo ocurre de forma automática. Sin embargo, detrás de cada hoja, flor o fruto existe una compleja red de genes que coordina cada paso de su desarrollo. Comprender cómo funcionan estos genes no solo ayuda a entender mejor la naturaleza, sino que también puede ser clave para producir cultivos más eficientes y adaptados a las necesidades del futuro.

Con esta idea se llevó a cabo un estudio centrado en Nicotiana benthamiana, una planta de la misma familia que el tomate, la patata o el pimiento. Aunque no es una especie agrícola de gran importancia, se ha convertido en una de las plantas más utilizadas en investigación debido a que crece rápidamente y resulta muy fácil trabajar con ella en el laboratorio.

El trabajo se centró en dos genes llamados CLAVATA3 (CLV3) y ENO. Estos genes participan en el control de los meristemos, unos tejidos situados en los extremos de la raíz, tallo y ramas que funcionan como “fábricas” de células. Gracias a ellas, la planta puede seguir creciendo y formar nuevos órganos durante toda su vida.

En el tomate ya se sabía que estos genes desempeñan un papel importante en el desarrollo de las flores y los frutos. Cuando dejan de funcionar correctamente, las flores pueden producir más órganos florales de lo normal y los frutos pueden cambiar de tamaño y forma. Sin embargo, todavía se desconocía si estas funciones también estaban presentes en otras especies de la misma familia.

Para responder a esta pregunta se utilizó la tecnología CRISPR-Cas9, conocida popularmente como las “tijeras genéticas”. Esta herramienta permite modificar de forma muy precisa el ADN y estudiar qué ocurre cuando un gen deja de funcionar. Mediante esta técnica se obtuvieron distintas plantas de Nicotiana benthamiana en las que se habían inactivado uno o varios de los genes estudiados.

Una vez obtenidas las plantas modificadas, comenzó el trabajo de observación. Los resultados mostraron que las alteraciones genéticas tenían efectos visibles en el desarrollo de la planta. Algunas de las líneas mutantes florecieron antes de lo habitual, mientras que otras tardaron más tiempo en producir flores. Este comportamiento puso de manifiesto que la regulación de la floración depende de la interacción entre varios genes y que pequeños cambios pueden tener consecuencias inesperadas.

Los efectos más llamativos aparecieron en las flores. Algunas plantas desarrollaron un mayor número de órganos florales, como pétalos, estambres y carpelos. Este fenómeno indica que los genes estudiados actúan como reguladores del crecimiento del meristemo floral, evitando que produzca un exceso de estructuras.

Además, ciertas combinaciones de mutaciones provocaron problemas de fertilidad. En algunos casos las flores generaban menos semillas o incluso perdían completamente su capacidad reproductiva. Esto demuestra que los genes analizados no solo participan en la formación de las flores, sino también en procesos esenciales para la reproducción de la planta.

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El estudio también mostró cambios en los frutos. Algunas plantas desarrollaron frutos con un mayor número de lóculos, que son las cavidades internas donde se encuentran las semillas. Aunque Nicotiana benthamiana no se cultiva por sus frutos, este resultado es especialmente interesante porque recuerda a procesos similares observados en el tomate. De hecho, muchas variedades comerciales de tomate de gran tamaño presentan modificaciones genéticas relacionadas con el desarrollo de los lóculos.

Además, plantas con la misma modificación genética no siempre mostraban exactamente el mismo aspecto. Algunas presentaban cambios muy evidentes, mientras que otras apenas se diferenciaban de las plantas normales. Este tipo de variabilidad es habitual en biología y pone de manifiesto que el funcionamiento de un organismo depende de la interacción entre numerosos factores genéticos y ambientales.

En conjunto, los resultados sugieren que los genes CLV3 y ENO han mantenido funciones similares a lo largo de millones de años de evolución dentro de la familia de las solanáceas. Aunque el tomate y Nicotiana benthamiana son especies diferentes y producen frutos muy distintos, comparten mecanismos genéticos fundamentales que regulan el desarrollo de flores y frutos. Este tipo de investigaciones permite comprender mejor cómo se desarrollan las plantas desde el punto de vista molecular. Asimismo, aporta conocimientos que podrían utilizarse en el futuro para mejorar cultivos de interés agrícola mediante técnicas de edición genética, contribuyendo al desarrollo de una agricultura más productiva y sostenible.