Los investigadores identifican un mecanismo genético que coordina el desarrollo y la formación de la flor, allanando el camino hacia variedades de tomate con cosechas invernales más fiables.
Todo tomate comienza con una flor. Pero antes de que un fruto pueda crecer, debe ocurrir una secuencia intrincada de eventos en perfecto orden. Los órganos masculino y femenino de la flor deben desarrollarse juntos, el polen debe liberarse en el momento exacto y debe producirse la fertilización.
Muchas cosas pueden alterar este delicado proceso, incluidos los cambios genéticos y el estrés ambiental. Los extremos de temperatura son un gran desafío: el frío puede reducir la viabilidad del polen y evitar la fertilización, mientras que investigaciones previas han demostrado que el calor también puede interferir con la formación de los frutos.
Ahora, los investigadores han descubierto un sistema genético que mantiene sincronizado este proceso. Sus hallazgos podrían ayudar eventualmente a los científicos a desarrollar variedades de tomate que produzcan frutos de forma más fiable durante condiciones de cultivo difíciles, incluidas las estaciones más frías.
El estudio fue dirigido por la profesora Naomi Ori y la doctoranda Nave Man de la Universidad Hebrea, en colaboración con investigadores del Instituto Leibniz de Bioquímica Vegetal en Alemania y la Organización de Investigación Agrícola de Israel (Instituto Volcani).
El equipo se centró en un sistema implicado en la respuesta de la planta a la auxina, unahormona vegetal importante que regula el crecimiento y la reproducción. Dentro de este sistema, algunos factores promueven la respuesta mientras que un diminuto ARN regulador llamado miR167 actúa como freno, ayudando a mantener la actividad de genes clave en equilibrio.
Utilizando la tecnología de edición genética CRISPR, los investigadores modificaron varios de estos genes para entender cómo influyen en el desarrollo y la producción de frutos.
Descubrieron que dos genes estrechamente relacionados, SlARF8A y SlARF8B, trabajan juntos para coordinar el desarrollo de los órganos reproductores masculino y femenino de la flor. Uno de los genes también ayuda a controlar cuándo se abren las anteras de la flor para liberar polen, un paso fundamental para una fertilización exitosa.
Al cambiar tanto el lado promotor como el restrictivo de este sistema de equilibrio genético, los investigadores descubrieron una combinación con un resultado especialmente interesante.
Las plantas editadas genéticamente pudieron comenzar a desarrollar fruto sin fertilización, un proceso natural conocido como partenocarpia, que produce tomates sin semillas. Estas plantas comenzaron a dar frutos antes en todas las condiciones probadas. En condiciones frías de invierno, podían producir fruto mientras que las otras plantas de tomate producían poco o ninguno.
En experimentos invernales, las plantas editadas genéticamente producían 18 veces más frutos que las plantas normales al inicio de la temporada de crecimiento. Al cosechar, daban seis veces más tomates maduros y diez veces el peso total de fruta madura.
Aunque la mayoría de los tomates de las plantas modificadas ya habían madurado y se habían vuelto rojos al final del experimento, la mayoría de los frutos de las plantas no modificadas seguían siendo verdes.
Las plantas editadas genéticamente también eran más compactas, dirigiendo más energía a producir frutos en lugar de tallos y hojas.
“Nuestros hallazgos muestran cómo las plantas de tomate utilizan un sistema genético cuidadosamente equilibrado para coordinar el desarrollo de las flores, la liberación del polen y el inicio del crecimiento del fruto”, dijo la profesora Ori. “Comprender este sistema puede ayudarnos a desarrollar cultivos que produzcan frutos de forma más fiable cuando las temperaturas dificultan la fertilización normal”.
Los investigadores afirman que los hallazgos podrían ayudar a extender la producción de tomate a los meses fríos y mejorar la estabilidad de las cosechas invernales.
Antes de que este enfoque pueda utilizarse comercialmente, serán necesarios estudios adicionales para determinar cómo estos cambios genéticos afectan al tamaño, sabor y calidad general de la fruta, y si pueden introducirse con éxito en variedades agrícolas.
El descubrimiento puede ser especialmente valioso para los tomates cultivados para su procesamiento, donde la fruta sin semillas y el menor contenido de gelatina pueden ser ventajosos.
La investigación contó con el apoyo de la Fundación Alemana de Investigación, la Fundación Israelí para la Ciencia y el Ministerio de Agricultura de Israel.
El trabajo de investigación “The miR167–ARF8 module coordinates stamen–pistil development and fruit set in tomato”, está disponible en New Phytologist.
