Biólogos han identificado un par de receptores esenciales para las comunicaciones entre tubos polínicos y pistilos, que permiten la fertilización de las plantas.
El trabajo, realizado en la planta modelo ‘Arabidopsis’, permite ampliar la comprensión básica de la reproducción de plantas, según Alice Cheung y Hen-Ming Wu, de la Universidad de Massachussetts Amherst, que trabajaron con Li-Jia Qu y Hongya Gu, de la Universidad de Pekín, en China.
Los investigadores nombraron a los dos nuevos receptores Buddha Paper Seal 1 y 2 (BUPS1/2) e identificaron varios péptidos pequeños conocidos como Factores de Alcalinización Rápida (RALF) 4, 19 y 34 como sus ligandos, moléculas que modulan las funciones de los receptores.
Además, los autores describen cómo BUPS1/2 y un segundo par de receptores relacionados llamados ANXUR 1 y 2 (ANX1/2) y RALF 4 y 19, todos expresados en el tubo de polen y necesarios para la fertilidad masculina, interactúan para conseguir hacer su trabajo.
«Nuestro artículo describe una importante elaboración de la red de interacción masculina y femenina en la reproducción de las plantas –señala Cheung–. Las moléculas involucradas en el proceso deben trabajar juntas para orquestar y apoyar los eventos interactivos masculino-femenino».
«En este proceso, el tubo de polen crece dentro del pistilo, a menudo sobre distancias cientos o miles de veces mayores que el diámetro del tubo, para entregar espermatozoides al óvulo objetivo –añade este experto–. El tubo polínico debe permanecer intacto a lo largo de este viaje, pero luego debe abrirse en el momento y lugar correctos cuando llega al objetivo para liberar espermatozoides para la fertilización. Estallar demasiado pronto o no abrirse cuando debería son devastadores para la reproducción».
UNO DE LOS PROCESOS MAS MISTERIOSOS DE LA BIOLOGIA
Los dos equipos de investigación encontraron que los receptores y RALF4 y 19 son necesarios para mantener la integridad del tubo de polen durante el proceso de crecimiento.
También muestran que RALF34, expresado desde la parte femenina, facilita el proceso de explosión, junto con algunos factores conocidos y otros aún no identificados. Demuestran cómo estas moléculas interactúan entre sí, lo que ilustra un «mecanismo de comunicación intrigante» entre machos y hembras para producir semillas, según afirma Cheung.
«Al mostrar cómo los receptores y sus ligandos trabajan juntos para asegurar el éxito reproductivo, nuestro trabajo ilumina uno de los procesos más misteriosos de la biología».
La comunidad de investigación en reproducción de plantas tiene la tradición de nombrar genes importantes de la mitología antigua, dice este biólogo.
Por ejemplo, un gen en el que su grupo también trabaja, FERONIA, lleva el nombre de la diosa romana de la fertilidad.
Los investigadores nombraron los nuevos factores ‘Sello de papel de Buda 1’ y ‘Sello de papel de Buda 2’ a raíz de un cuento chino sobre un mono travieso mantenido debajo de una roca durante 400 años por un sello de papel encantado.
Cuando un bondadoso monje que pasaba rompió el sello, el mono estalló, que es lo que recordaron los científicos cuando vieron cómo el tubo polínico explota para liberar esperma y permitir la fertilización.
Este trabajo continúa la investigación de muchos años sobre la reproducción de plantas del grupo Cheung-Wu, especialmente sobre FERONIA, un receptor relacionado con BUPS y ANXUR que desempeña un papel importante en el control de la fertilidad femenina de la planta en el desarrollo y en el manejo del estrés ambiental.
«En realidad es muy interesante –dice Cheung–. El tubo polínico transporta esperma a las células diana femeninas. FERONIA está esperando a que llegue el tubo polínico. BUPS, ANXUR, RALF 4 y 10 en el tubo polínico se aseguran de que el tubo no estalle demasiado temprano, sino que espere hasta que llegue la célula femenina objetivo. Allí el tubo explota abruptamente, una acción controlada por FERONIA y en parte mediada por un conjunto diferente de RALF, liberando esperma en el momento y el lugar correctos».
El equipo utilizó una combinación de enfoques de genética inversa, bioquímicos y biofísicos para este trabajo, en colaboración no solo con el grupo chino, sino también con investigadores de Brasil, Alemania, Estados Unidos y México.
La Red de Coordinación de Investigación en Biología Integral del Polen de la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos proporcionó el catalizador y el foro que estimuló estas interacciones internacionales.
