Los ARN maternos determinan el éxito de las semillas híbridas

Investigadores del Instituto Max Planck de Fisiología Molecular Vegetal descubrieron que pequeñas moléculas de ARN pueden ser responsables del fracaso de las semillas híbridas en las plantas Brassicaceae. Estos ARN se transfieren desde la planta materna al endospermo, donde regulan la expresión genética. La ausencia de estas moléculas impide el desarrollo del endospermo y, en consecuencia, de la semilla, impidiendo el éxito de la hibridación.

El estudio, realizado por el grupo de investigación dirigido por Claudia Köhler, investigó la familia Brassicaceae, que incluye plantas como la mostaza, el brócoli y la colza.

Al cruzar diferentes especies, los científicos observaron la pérdida de la metilación del ADN y la descondensación de la cromatina en el endospermo de semillas incompatibles, lo que está directamente relacionado con la reducción de los pequeños ARN maternos.

Estos ARN, llamados sirenRNA, son cruciales para regular la expresión genética y mantener la viabilidad del endospermo.

Los científicos descubrieron que la reducción de los ARNsiren maternos en cruces híbridos conduce a un aumento en la expresión de genes de la familia similar a AGAMOUS (AGL), que desempeñan un papel central en el desarrollo del endospermo. Estos genes están ubicados en regiones pericentroméricas del genoma y se activan cuando disminuye la metilación del ADN, comprometiendo el desarrollo de las semillas.

Los resultados de la investigación sugieren que la manipulación de los niveles de ARNsi podría aumentar las posibilidades de una hibridación exitosa entre diferentes especies de plantas.

El estudio también demostró que cambiar la dosis del genoma materno puede restaurar los niveles de ARNsiren y permitir el desarrollo normal de semillas híbridas, lo que indica que estos pequeños ARN son un elemento esencial y sensible a la dosis para una reproducción exitosa.

Además, los científicos observaron un fenómeno similar en las moscas de la fruta: pequeños ARN maternos protegen contra trastornos genéticos, lo que demuestra que estos mecanismos pueden ser comunes a organismos distintos de las plantas.

El siguiente paso de la investigación será comprender cómo se generan y transfieren estos ARN al endospermo, lo que podría allanar el camino para nuevas técnicas de mejora genética y una mayor resiliencia de los cultivos.

Se puede obtener más información en doi.org/10.1038/s41477-024-01844-3