En un contexto en el que los avances en biotecnología agrícola son esenciales para la producción de alimentos, un estudio realizado por investigadores del Instituto de Agrobiotecnología del Litoral (IAL, CONICET-UNL) y el Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC) de España arrojó resultados que podrían ofrecer nuevas herramientas moleculares para optimizar el cultivo de las plantas. El estudio fue publicado en la revista New Phytologist y amplía el entendimiento sobre la regulación del crecimiento vegetal y abre nuevas oportunidades para desarrollar cultivos más eficientes y adaptados a las necesidades futuras.

“Si se imaginara la gestión de un complejo sistema de riego en un jardín, cada válvula que se abriera o cerrara determinaría qué parte del mismo recibiría agua, influyendo en el crecimiento de las plantas. De manera análoga, los factores de transcripción–que se denominan TCP y son proteínas de las plantas que interaccionan con el ADN para regular la función de ciertos genes- son esenciales en la regulación del crecimiento y la formación de estructuras vegetales”, explica Leandro Lucero, investigador del CONICET en el IAL y líder del estudio.

Tal como indica el científico, el foco de esta investigación estuvo puesto en los factores de transcripción TCP14 y TCP15, que influyen en el patrón de ramificación de las plantas -promoviendo la formación de ramas axilares y antagonizando con otro miembro de la familia denominado BRC1, principal represor de la formación de las mismas en las plantas con flores (Angiospermas)-.Para entender este proceso, los investigadores del IAL trabajaron sobre una pequeña planta utilizada como modelo llamada Arabidopsis thaliana. La misma es de gran relevancia científica debido a que comparte muchos genes y vías biológicas con cultivos de mayor importancia económica, como el trigo o el maíz. Los experimentos realizados en Arabidopsis confirmaron que TCP14 y TCP15 son factores clave en la promoción del desarrollo de ramas axilares, proceso que define la arquitectura de la planta: estos actúan como un centro regulador común para los factores de transcripción TCP de Clase I y Clase II en Arabidopsis, que promueven y restringen el crecimiento celular respectivamente. Es decir que no solo regulan indirectamente la transcripción del gen BRC1 (Branched1), esencial para la ramificación, sino que también interactúan directamente con él, impidiendo que se una a sus genes blanco y activando otros dependientes de BRC1.

Impacto de doble control

“Es clave descubrir que TCP14 y TCP15 regulan de manera directa y específica ciertos genes en común con BRC1, pero en lugar de reprimir promueven la ramificación axilar. Este hallazgo tiene un gran interés agronómico, ya que las flores que surgen de estas ramas axilares producen los frutos, lo que ulteriormente impacta en la cosecha”, explicó Lucero.

Este mecanismo de regulación es comparable a un sistema de riego con doble control: uno que asegura el crecimiento en momentos adecuados y otro que evita el exceso de desarrollo. TCP14 y TCP15 actúan de forma similar, asegurándose que BRC1 no active los genes que detienen el crecimiento de las ramas, permitiendo así que las plantas desarrollen más flores y frutos.

El estudio reveló que las plantas modelo para ambos genes, TCP14 y TCP15, presentan menos ramas axilares en comparación con las plantas silvestres, lo que destaca el papel fundamental de estos factores en la ramificación. Lucero explica: “Lo que hemos descubierto es que estos reguladores son como los interruptores que activan las yemas axilares dormidas, lo cual reviste un gran potencial para mejorar cultivos y aumentar su productividad. TCP14 y TCP15 podrían ser la clave para diseñar plantas que gestionen mejor los recursos y aumenten sus rendimientos bajo diferentes condiciones”, concluye Lucero.

Cabe destacar que el científico también lidero una investigación, llevada a cabo en conjunto con otros investigadores del IAL, que fue publicada un año atrás en la misma revista, New Phytologist, en la cual estudiaban la especificidad de unión del factor de transcripción TB1 (homologo a BRC1) a sus genes blanco en maíz. “Recientemente hemos reportado cómo evoluciona la especificidad de unión de TB1, el factor más relevante en la domesticación del maíz. Sumada a la publicación anterior, esto refleja aportes concretos para entender cómo evolucionan los mecanismos de regulación de la expresión génica en procesos clave del desarrollo, como lo es la formación de ramificaciones en las plantas”, subrayó Lucero.

Referencia bibliográfica:

Gastaldi, V., Nicolas, M., Muñoz-Gasca, A., Cubas, P., Gonzalez, D.H. and Lucero, L. (2024), Class I TCP transcription factors TCP14 and TCP15 promote axillary branching in Arabidopsis by counteracting the action of Class II TCP BRANCHED1. New Phytol, 243: 1810-1822.

DOI: https://doi.org/10.1111/nph.19950

Fuente: conicet.gov.ar