La apomixis, un fenómeno considerado el santo grial de la agricultura, permite que las plantas con una combinación deseable de rasgos produzcan muchos descendientes con la misma combinación deseable de genes que la planta madre. Aunque la importancia de la apomixis para la agricultura está reconocida desde hace tiempo, todavía no se ha introducido con éxito en la práctica de la mejora vegetal

Combinaciones superiores de los rasgos de una planta

Como las plantas apomícticas producen semillas «clonales» a partir de la planta madre, el proceso permite captar combinaciones excepcionalmente superiores de los rasgos de una planta. La apomixis puede, por tanto, acelerar la obtención de cultivos innovadores, hacer menos costosa la producción de semillas y llevar las ventajas de la hibridación a muchas más especies de cultivos del mundo

Los investigadores de KeyGene y de la Universidad e Investigación de Wageningen (WUR), en colaboración con sus colegas de la empresa japonesa de mejora genética Takii y de las universidades neozelandesa Plant & Food Research y Lincoln, esperan que este descubrimiento dé lugar a importantes innovaciones en la mejora genética de las plantas en los próximos años

El gen ha recibido el nombre de PAR a partir de la partenogénesis, que es el proceso por el que los óvulos se convierten en embriones de plantas sin que se produzca la fecundación de los mismos

15 años de investigación

Un equipo de científicos de KeyGene, una empresa de investigación de los Países Bajos, empezó a desentrañar la genética de la apomixis a principios de la década de 2000. Encontrar los genes supondría un gran avance para el uso de la apomixis en los cultivos

Gen DIP

En 2016, el equipo de KeyGene descubre el gen de la diplosporía, el gen DIP, que es uno de los 2 pasos que intervienen en la apomixis. El gen DIP garantiza que el número de cromosomas no se reduzca a la mitad durante la formación de los óvulos. El otro paso crucial en la apomixis es que el óvulo con un número normal de cromosomas comienza a dividirse sin fecundación y se convierte en un embrión. Este proceso se denomina partenogénesis

El equipo utilizó en su investigación el diente de león, una de las cerca de 400 especies de plantas silvestres que se sabe que se reproducen por apomixis, y demostró que el gen PAR está activo en el polen

Las células se dividen sin fecundación

En el grupo de Biosistemática de la WUR se descubrió que el gen PAR está normalmente inactivo en los óvulos. Normalmente, el gen PAR sólo se activa en el óvulo después de la fecundación, y entonces se divide para crear un embrión vegetal. En los óvulos de las plantas de diente de león que forman semillas por apomixis, el gen PAR se activó antes de la fecundación. En otras palabras, estos óvulos «creen» que están fecundados y comienzan a dividirse sin que se haya producido la fecundación

Una pieza extra de ADN

Los investigadores de Nueva Zelanda estudian los genes de la partenogénesis y se centran en el género de plantas hawkweed, que pertenecen a la misma familia de plantas que el diente de león. Los investigadores neozelandeses compararon el gen PAR con los genes de las alzas y descubrieron algo que los investigadores de KeyGene también habían observado en los dientes de león: mientras que todas las plantas contienen genes PAR, las plantas con apomixis tenían un trozo extra de ADN en el gen

Esta pieza extra de ADN era un llamado transposón: una pieza de ADN que puede «saltar» dentro del ADN de la planta. En la espinaca y en el diente de león, el transposón se sitúa en el promotor, la región del PAR que regula la actividad del gen

Cultivos con semillas genéticamente superiores

Los investigadores se centrarán en determinar si el gen PAR del diente de león y los nuevos conocimientos sobre la genética que hay detrás de la apomixis pueden utilizarse para obtener cultivos con semillas genéticamente superiores

Aunque la mayoría de las plantas no utilizan la apomixis, la mayoría tiene genes sorprendentemente similares al gen PAR y al gen DIP del diente de león, lo que sugiere que la apomixis actúa naturalmente como una modificación de la reproducción sexual normal y, por tanto, también que la apomixis podría ser ampliamente aplicable para la agricultura innovadora

El equipo de investigación ya ha conseguido demostrar que el gen PAR puede provocar partenogénesis tanto en la lechuga como en el girasol, lo que supone un paso más en la perspectiva de la apomixis en los cultivos