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Descubren cómo aumentar la longevidad de las semillas de las plantas
Scientists discover how to increase the longevity of seeds with genetic engineering


Madrid/Valencia, Spain
March 27, 2014

  • Investigadores del CSIC descubren que la sobreexpresión de un gen refuerza la cubierta protectora de la semilla y aumenta su longevidad
  • El trabajo podría tener múltiples aplicaciones en el sector agronómico y abaratar en el futuro el coste de las semillas 

Un estudio desarrollado por investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha abierto una nueva vía para aumentar la longevidad de las semillas de las plantas mediante ingeniería genética. Sus resultados han sido publicados en la revista Plant Physiology. En el trabajo han colaborado investigadores del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (centro mixto del CSIC y la Universitat Politècnica de València, y la Unidad de Investigación en Genómica Vegetal del instituto francés Evry. Sus resultados han sido publicados en la revista Plant Physiology.

http://ruvid.org/wordpress/wp-content/uploads/2014/03/FOTO-GRUPO-IBMCP2.jpg

La clave reside en la sobreexpresión del gen ATHB25; este gen codifica una proteína reguladora de la expresión de otros genes. Según han comprobado los investigadores, las plantas que sobre expresan dicho gen tienen aumentada la cantidad de giberelina, que es la hormona que promueve el crecimiento de las plantas, lo que genera a su vez un refuerzo de la cubierta protectora de la semilla. “Esta cubierta es la responsable de evitar la entrada de oxígeno en la semilla; el aumento en la giberelina la hace más fuerte y esto deriva al final en una mayor resistencia y longevidad de la semilla”, explica el investigador del CSIC Eduardo Bueso.

Este mecanismo es novedoso ya que la tolerancia a estreses como el envejecimiento siempre se había asociado a otra hormona, el ácido abscísico, que regula defensas basadas en proteínas y pequeñas moléculas protectoras, en lugar de promover el crecimiento de estructuras como hace la giberelina.

El estudio se ha desarrollado en la planta modelo Arabidopsis thaliana, una especie que presenta grandes ventajas para la investigación en biología molecular. Los investigadores rastrearon medio millón de semillas, que correspondían a 100.000 líneas de Arabidopsis mutadas. “Finalmente, en el estudio analizamos cuatro mutantes y comprobamos la incidencia sobre la longevidad de las semillas de la planta al introducirle la sobrexpresión del gen ATHB25”, apunta el profesor de investigación del CSIC Ramón Serrano.

Los investigadores compararon la tasa de longevidad de las semillas de las plantas de Arabidopsis modificadas mediante ingeniería genética y de las no modificadas. Para ello, las conservaron durante 30 meses en condiciones de humedad y temperatura ambiente. En el caso de las planta control, transcurridos los treinta meses, sólo un 20 % volvía a germinar, mientras que en las modificadas la práctica totalidad –el 90 %- iniciaba de nuevo el proceso de germinación.

Los investigadores del centro trabajan ahora en mejorar la longevidad de diferentes especies de interés agronómico, entre ellas el tomate o el trigo.

Biodiversidad y beneficios para el agricultor

Según los investigadores, este hallazgo puede resultar de especial relevancia para mantener la biodiversidad, no perder especies de semillas y, sobre todo, para los agricultores.

“Antiguamente se cultivaban muchas especies de distintas plantas, pero se han perdido muchas de ellas, ya que lo que prima hoy son los criterios de rendimiento. Para garantizar la conservación de especies se crearon los Bancos de Germoplasma, si bien estos requieren regenerar periódicamente las semillas. Con esta estrategia se podrían ampliar los plazos de regeneración”, destaca Bueso. Mientras, en el caso de los agricultores, Serrano explica que “al incrementar la vida útil de las semillas, reduciríamos el gasto derivado de su compra”.

 

Bueso, E., Muñoz-Bertomeu, J., Campos, F., Brunaud, V., Martínez, L., Sayas, E., Ballester, P., Yenush, L., Serrano, R. Arabidopsis thaliana HOMEOBOX 25 uncovers a role for gibberellins in seed longevity. Plant Physiology. DOI: 164: 999 1010.



Scientists discover how to increase the longevity of seeds with genetic engineering

A study developed by researchers of the Institute for Plant Molecular and Cell Biology (IBMCP), a joint center of the Universitat Politècnica de València and the Spanish National Research Council (CSIC), in collaboration with the Unit for Plant Genomics Research of Evry, France (URGV, in French) has discovered a new way of improving the longevity of plant seeds using genetic engineering. Plant Physiology magazine has published the research results ("Arabidopsis thaliana HOMEOBOX 25 uncovers a role for gibberellins in seed longevity").

The key is the overexpression of the ATHB25 gene. This gene encodes a protein that regulates gene expression, producing a new mutant that gives the seed new properties. Researchers have proven that this mutant has more gibberellin -the hormone that promotes plant growth-, which means the seed coat is reinforced as well. “The seed coat is responsible for preventing oxygen from entering the seed; the increase in gibberellin strengthens it and this leads to a more durable and longer lasting seed,” explains Eduardo Bueso, researcher at the IBMCP (UPV-CSIC).

This mechanism is new, as tolerance to stresses such as aging has always been associated with another hormone, abscisic acid, which regulates defenses based on proteins and small protective molecules, instead of producing the growth of structures like gibberellin does.
The study has been made on the experimental model plant Arabidopsis thaliana, a species that presents great advantages for molecular biology research. Researchers of the IBMCP traced half a million seeds, related to one hundred thousand lines of Arabidopsis mutated by T-DNA insertion, using the natural system of Agrobacterium tumefaciens. “Finally, we analyzed four mutants in the study and we proved the impact on the seed longevity when the overexpression of the ATHB25 gene is introduced,” states Ramón Serrano, researcher at the IBMCP.

Researchers compared the longevity of genetically modified Arabidopsis seeds and seeds which were not modified. In order to do this, they preserved them for thirty months under specific conditions of room temperature and humidity. After thirty months, only 20% of the control plants germinated again, whereas almost the all of the modified plants (90%) began the germination process again.

Researchers of the IBMCP are now trying to improve the longevity of different species that are of agronomical interest, such as tomatoes or wheat.

Biodiversity and benefits for farmers

This discovery is particularly significant for the conservation of biodiversity, preserving seed species and, especially, for farmers.

“In the past, a lot of different plant species were cultivated, but many of them are dissapearing because high performance crops have now become a priority. Seed banks were created in order to guarantee the conservation of species, but they require a periodical regeneration of the seeds. With this mutant the regeneration periods could be extended,” explains Eduardo Bueso.

With regard to farmers, Serrano explains that “the increase of the lifespan of seeds would mean a reduction in their purchase price.”


Augmenter la longévité des semences végétales ? C'est possible !



More news from:
    . Universidad Politécnica de Valencia
    . CSIC - Consejo Superior de Investigaciones Científicas de España


Website: http://www.upv.es

Published: March 27, 2014

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