Estudio revela forma de recuperar la fertilización en las plantas con flores

Investigadores del Instituto de Genética y Biología del Desarrollo (IGDB) de la Academia China de Ciencias, han revelado que el gameto femenino de las plantas con flores controla la recuperación de la fecundación mediante la secreción de atrayentes del tubo polínico, según publican en la revista 'Cell'.

Los investigadores, dirigidos por el doctor LI Hongju, que estudiaron por qué los óvulos siguen atrayendo a los tubos polínicos tras una doble fecundación fallida, también han proporcionado pistas moleculares sobre la supervivencia de algunas especies vegetales tras la pérdida de células sinérgidas durante la evolución.

La producción de semillas por fecundación es esencial para la reproducción de las plantas y el rendimiento de los cultivos. Ya en 1904, los botánicos observaron el interesante fenómeno de la atracción de más de un tubo polínico hacia un óvulo. Se pensó que este proceso, denominado "recuperación de la fecundación", se debía a un fallo en la fecundación. Se suponía que este fallo desencadenaba la atracción de tubos de polen adicionales, rescatando así la fecundación al aportar más espermatozoides. Sin embargo, no se explicó el mecanismo subyacente.

Por lo general, el saco embrionario de las plantas con flores (también conocidas como angiospermas) contiene dos células sinérgidas, dos gametos femeninos (es decir, un óvulo y una célula central) y tres células antipodales. En las dos últimas décadas, cada vez hay más pruebas de que las células sinérgidas desempeñan un papel fundamental en la secreción de atrayentes del tubo polínico, lo que facilita el éxito de la fecundación. Los científicos habían propuesto que estas dos células sinérgidas dan a la planta una segunda oportunidad para restablecer la fecundación si la primera sinérgida no consigue atraer un tubo polínico que contenga dos espermatozoides fértiles.

Sin embargo, investigaciones recientes del grupo de LI han demostrado que los óvulos de Arabidopsis thaliana, con sus dos células sinérgidas eliminadas experimentalmente, pueden seguir atrayendo tubos polínicos y producir semillas. Esta observación sugiere la existencia de un mecanismo alternativo de recuperación de la fecundación.

Un estudio previo del grupo de LI y YANG Weicai sugirió que la célula central, como precursora del endospermo, también es crítica para la atracción de los tubos polínicos. Para investigar si la célula central podía secretar un atrayente de tubos polínicos, los investigadores midieron la actividad de atracción de tubos polínicos de más de cien péptidos secretados expresados en la célula central. Finalmente descubrieron que dos de ellos, SALVAGER1 (SAL1) y SAL2, muestran actividad de atracción del tubo polínico y pueden unirse a la membrana plasmática del tubo polínico.

Curiosamente, descubrieron que las SAL1/2 localizadas en la célula central son secretadas hacia el micrópilo y el funículo cuando las células sinérgidas son defectuosas o eliminadas por los tubos polínicos mutantes gcs1, que transportan espermatozoides infértiles. Estos resultados sugieren que las SAL son nuevos tipos de atrayentes de los tubos polínicos.

Además, los mutantes knockout sal1/2 perdieron la capacidad, controlada por los gametos femeninos, de restaurar la fecundación. Investigaciones posteriores revelaron la redundancia funcional entre SAL1/2 y el sistema de atracción celular sinérgico en el éxito de la fecundación.

Además, un estudio similar realizado en Arabidopsis lyrata, una especie hermana de Arabidopsis thaliana, demostró la conservación evolutiva de los SAL secretados por la célula central en el mecanismo de recuperación de la fecundación.

En resumen, los investigadores han descubierto un mecanismo de recuperación de la fecundación controlado por la célula central que es importante para garantizar el éxito de la reproducción.