Un estudio revisa exhaustivamente las redes reguladoras que organizan la vida de las semillas

MADRID 24 Jul. (EUROPA PRESS) -

Investigadores del Real Jardín Botánico-CSIC y de la Universidad de Santiago de Compostela han revisado exhaustivamente las redes reguladoras que organizan la vida de las semillas.

El artículo publicado en 'Planta' ofrece una visión profunda del trabajo realizado de dos décadas sobre el papel que desempeña la familia de factores de transcripción R2R3-MYB en la regulación de la dormición y la germinación de las semillas, dos procesos esenciales para la adaptación y el éxito evolutivo de las plantas.

La aparición de la semilla constituye una de las grandes innovaciones en la evolución vegetal. Gracias a su capacidad para proteger al embrión y mantener su desarrollo en suspenso (dormición) hasta que las condiciones ambientales fueran favorables, las semillas hicieron posible la expansión de las plantas con flores y las coníferas por prácticamente todos los ecosistemas terrestres.

Sin embargo, la capacidad de permanecer en estado de dormición durante semanas, meses o incluso años y, posteriormente, reanudar el desarrollo mediante la germinación, depende de una compleja red de mecanismos moleculares, cuya comprensión continúa siendo uno de los grandes retos de la biología vegetal.

La revisión, realizada por Ángel J. Matilla, profesor de la Universidad de Santiago de Compostela, y Javier Fuertes-Aguilar, investigador del Consejo Superior de Investigaciones Científicas en el Real Jardín Botánico (RJB-CSIC), reúne y analiza los avances científicos más relevantes sobre una de las principales familias de reguladores genéticos en plantas: los factores de transcripción R2R3-MYB.

El trabajo sintetiza casi dos décadas de investigación sobre el tema y propone una perspectiva integradora de cómo estos reguladores participan en las redes génicas que coordinan el crecimiento, el desarrollo, la respuesta al estrés y, de forma particular, la dormición y la germinación de las semillas.

Más que actuar como reguladores de procesos aislados, los R2R3-MYB forman parte de complejas redes de interacción que integran señales hormonales, ambientales y metabólicas.

Su actividad se coordina con otros factores de transcripción y con diferentes rutas de señalización para modular la expresión de numerosos genes implicados en el desarrollo vegetal. Esta perspectiva supone un cambio respecto de los primeros estudios sobre la familia MYB, centrados en funciones específicas, como la pigmentación de flores y frutos, y refleja la evolución de un campo científico que ha pasado de estudiar genes individuales a comprender el funcionamiento de redes reguladoras altamente interconectadas.

"Durante años numerosos grupos de investigación han ido incorporando piezas del puzle de la regulación de la germinación. Lo que muestra esta revisión es que empezamos a disponer de una perspectiva de conjunto. Los factores R2R3-MYB aparecen integrados en redes reguladoras que conectan procesos fisiológicos que antes se estudiaban por separado, como el desarrollo, el metabolismo secundario, la respuesta al estrés o la biología de las semillas", manifiesta Ángel Matilla.

UNA HISTORIA DE INNOVACIÓN EVOLUTIVA

La revisión pone también de relieve que la extraordinaria diversidad funcional de la familia R2R3-MYB es el resultado de un prolongado proceso evolutivo. La duplicación de genes ancestrales, seguida de fenómenos de divergencia y especialización funcional, permitió que diferentes miembros de esta familia fueran incorporándose progresivamente a nuevas redes reguladoras.

Este proceso explica que hoy participen en funciones tan diversas como la formación de flavonoides y antocianinas, el desarrollo de órganos reproductivos, la respuesta frente a patógenos, la tolerancia a la sequía o el control de la dormición de las semillas.

Esta perspectiva evolutiva resulta especialmente relevante porque muestra cómo la innovación biológica no depende necesariamente de la aparición continua de nuevos genes, sino también de la reutilización y la reorganización de mecanismos reguladores preexistentes.

La expansión de la familia R2R3-MYB representa uno de los ejemplos mejor conocidos de cómo la evolución puede generar una gran diversidad funcional a partir de una arquitectura molecular común.

DORMICIÓN Y GERMINACIÓN: UN EQUILIBRIO REGULADO CON PRECISIÓN

Uno de los aspectos más destacados de la revisión recién publicada es el análisis del papel que desempeñan estos factores de transcripción en la regulación de la dormición y la germinación. La dormición no representa un estado de inactividad, sino una adaptación evolutiva que impide que la semilla germine cuando las condiciones ambientales comprometerían la supervivencia de la futura plántula.

La transición desde ese estado de reposo hasta el inicio del crecimiento exige una integración muy precisa de señales procedentes del ambiente y de diferentes rutas hormonales, entre las que destacan las del ácido abscísico (ABA) y las giberelinas (GAs).

Los R2R3-MYB participan activamente en estas redes reguladoras al modular la expresión de genes implicados en estos procesos y al interactuar con otros reguladores moleculares.

La dormición y la germinación constituyen dos estados fisiológicos extraordinariamente complejos. Lo que pone de manifiesto la evidencia acumulada es que numerosos factores R2R3-MYB ocupan posiciones estratégicas dentro de las redes reguladoras que integran señales hormonales y ambientales para coordinar la transición entre ambos estados fisiológicos.

Los autores destacan que comprender estos mecanismos resulta esencial no solo para avanzar en el conocimiento de la biología de las semillas, sino también para entender de qué manera las plantas ajustan su desarrollo a un entorno en constante cambio.

La regulación de la dormición constituye, además, un excelente modelo para estudiar la plasticidad del desarrollo vegetal y cómo la selección natural ha favorecido mecanismos capaces de sincronizar el ciclo biológico con las condiciones del entorno.

Aunque se trata de una revisión de investigación fundamental, sus implicaciones trascienden el ámbito de la fisiología vegetal. Comprender cómo funcionan las redes reguladoras que controlan la dormición, la germinación y la respuesta al estrés puede contribuir, a medio y largo plazo, al desarrollo de nuevas estrategias de mejora genética dirigidas a obtener cultivos más resilientes frente a la sequía, la salinidad o las fluctuaciones climáticas.

Los autores subrayan, no obstante, que "el verdadero valor de este trabajo reside en ofrecer un marco conceptual que permita orientar futuras investigaciones sobre la evolución y el funcionamiento de estas redes reguladoras en diferentes especies vegetales".

"Al entender cómo se han organizado evolutivamente las redes reguladoras que controlan el desarrollo de las semillas, nos permitirán plantear nuevas preguntas científicas y abrirá oportunidades para mejorar la adaptación de los cultivos a los escenarios ambientales del futuro", concluye Javier Fuertes-Aguilar.