Control de la arquitectura floral de la cebada
Nuevas formas de aumentar el rendimiento: los investigadores identifican la clave para obtener más cereales
El aspecto de la floración de las gramíneas -incluida la cebada- está controlado por los "meristemos", que albergan las células madre de las plantas. Biólogos de la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf (HHU) han identificado ahora un péptido específico y el receptor asociado que determinan el crecimiento de las inflorescencias en dos ejes. En un estudio publicado en la revista Nature Communications, explican que de ello depende también el número de granos de cebada que se forman.
Las gramíneas han desarrollado muchas formas diferentes de inflorescencias. La disposición de los granos en ellas varía: algunas especies forman inflorescencias complejas y ramificadas que soportan varios granos; otras, como la cebada, tienen inflorescencias mucho más simples. En la cebada, los granos individuales se forman cada uno sobre un eje corto, la "raquilla".
Estas diferencias en la arquitectura de las flores se crean en una fase temprana del desarrollo de la planta. El tamaño, la posición y la duración de los meristemos determinan cómo se forma finalmente la inflorescencia.
Un equipo de científicos dirigido por el Prof. Dr. Rüdiger Simon, del Instituto de Genética del Desarrollo de la HHU, ha descubierto una vía de señalización que regula la actividad de ciertos meristemos en la cebada. En Nature Communications, describen que un pequeño péptido secretado por las células del raquis llamado HvFCP1 interactúa con un receptor llamado HvCLV1 localizado en la membrana plasmática y controla así el crecimiento de los meristemos a lo largo de los ejes vertical y horizontal. Esto determina en última instancia la forma de la inflorescencia de la cebada.
Los investigadores también estudiaron qué ocurre cuando mutan los genes responsables de la formación de HvFCP1 o HvCLV1. En estos casos, las plantas desarrollan inflorescencias y raquis alargados. Las inflorescencias de estos mutantes de cebada -con la formación de varias flores (y posteriormente granos) a partir de una sola raquilla- se asemejan entonces en su arquitectura a las inflorescencias del trigo.
En su investigación, los autores del estudio combinaron un análisis de la función génica a nivel celular con una caracterización fenotípica detallada mediante microscopía electrónica de barrido y de fluorescencia. El Prof. Simon: "La HHU está excelentemente equipada para ello gracias a su centro de microscopía, el Center for Advanced Imaging (CAi)".
La primera autora del estudio, la Dra. Isaia Vardanega, afirma: "Nuestro descubrimiento nos permite ahora rediseñar las inflorescencias de las gramíneas. Si comprendemos con más detalle el sistema de células madre de la cebada, podremos, por ejemplo, aumentar el número de granos y contribuir así a una mayor producción agrícola."
El profesor Simon añade: "Este trabajo sienta las bases para nuevos enfoques de mejora selectiva. Nuestro conocimiento del control genético de la arquitectura de la cebada permitirá producir más rápidamente variedades de plantas nuevas y de alto rendimiento con ayuda de la edición del genoma."
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Publicación original
Isaia Vardanega, Jan Eric Maika, Edgar Demesa-Arevalo, Tianyu Lan, Gwendolyn K. Kirschner, Jafargholi Imani, Ivan F. Acosta, Katarzyna Makowska, Götz Hensel, Thilanka Ranaweera, Shin-Han Shiu, Thorsten Schnurbusch, Maria von Korff, Rüdiger Simon; "CLAVATA signalling shapes barley inflorescence by controlling activity and determinacy of shoot meristem and rachilla"; Nature Communications, Volume 16, 2025-4-26
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