Un equipo de investigadores del IPK descubre el mecanismo de desarrollo de las espiguillas en la cebada
La arquitectura de la inflorescencia de plantas de cultivo como la cebada está regulada predominantemente por la actividad y el destino de los meristemos, que desempeñan un papel crítico en la determinación del número de estructuras florales para la producción de grano. Las espiguillas son la unidad reproductiva básica de las inflorescencias de las gramíneas. La identidad y la determinación de muchos meristemos de gramíneas están parcialmente determinadas por un grupo de genes expresados específicamente en los límites de los órganos, que pueden formar centros locales de señalización que regulan el destino y la actividad de los meristemos adyacentes.
El estudio ofrece nuevos conocimientos sobre la función de los miembros de la familia ALOG en la regulación de la actividad del meristemo y el desarrollo de la inflorescencia en la cebada.
IPK Leibniz Institute/ T. Schnurbusch
Estos genes son críticos para el establecimiento y mantenimiento de los órganos. Las proteínas regulan diversas identidades celulares, el inicio de los meristemos axilares y el correcto desarrollo de los órganos y tejidos vecinos.
En este estudio, el equipo de investigación caracterizó un mutante del desarrollo de la espiguilla de cebada, extra floret-a(flo.a). flo.a produjo espiguillas extra y glumas fusionadas debido al establecimiento defectuoso de los límites de los órganos, que separan los meristemos de los órganos en desarrollo, como el meristemo de la inflorescencia y el primordio de la espiguilla en desarrollo.
El gen HvALOG1 desempeña un papel crucial en el mantenimiento de la arquitectura de la inflorescencia de la cebada. Por un lado, la proteína localizada en los límites está asociada a señales que confieren un desarrollo adecuado del meristemo de la espiguilla (es decir, no celular de forma autónoma); por otro, controla la formación de límites entre los órganos florales (de forma autónoma). "Demostramos que mutaciones en HvALOG1 conducen a la producción de espiguillas adicionales y están relacionadas con la fusión de órganos florales derivada de una formación de límites inadecuada", afirma Guojing Jiang, primer autor del estudio.
"Nuestro estudio ofrece nuevos conocimientos sobre la función de los miembros de la familia ALOG en la regulación de la actividad del meristemo y el desarrollo de la inflorescencia en la cebada", afirma el Prof. Dr. Thorsten Schnurbusch. "Estos hallazgos pueden contribuir a nuestra comprensión de los mecanismos moleculares que subyacen al desarrollo de la inflorescencia y pueden tener implicaciones para la mejora de los cultivos".
La identificación del gen del trigo ALOG-1 y su función durante el desarrollo de la espiguilla se ha descrito en el artículo co-publicado por Gauley et al., quienes muestran que el ALOG-1 del trigo no se expresa en el meristemo de la espiguilla pero produce espiguillas extra en el mutante, lo que es consistente con el efecto encontrado en la cebada. "Nuestros resultados conjuntos revelan un mecanismo importante y conservado de ALOG1 en la especificación de la determinación del meristemo de la espiguilla y el mantenimiento de la inflorescencia tipo espiga característica de los cereales en las gramíneas Triticeae", afirma el Prof. Dr. Thorsten Schnurbusch.
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Publicación original
Guojing Jiang, Ravi Koppolu, Twan Rutten, Goetz Hensel, Udda Lundqvist, Yudelsy Antonia Tandron Moya, Yongyu Huang, Jeyaraman Rajaraman, Naser Poursarebani, Nicolaus von Wirén, Jochen Kumlehn, Martin Mascher, Thorsten Schnurbusch; "Non-cell-autonomous signaling associated with barley ALOG1 specifies spikelet meristem determinacy"; Current Biology
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