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| 06 Oct 2022

Encuentran un supergen responsable de estas longitudes diferentes de los órganos sexuales masculinos y femeninos varia en longitud

Investigadores de las universidades de Estocolmo, Uppsala, Durham, Granada y Sevilla desentrañan el misterio de un supergen que causa una polinización eficaz en las flores y que intrigaba a la comunidad científica desde hace más de un siglo. Los resultados muestran que la variación en la longitud de la secuencia de ADN es importante para la evolución de las dos formas florales que difieren en la longitud de sus órganos sexuales.

Investigadores de las universidades de Estocolmo, Uppsala, Durham, Granada y Sevilla desentrañan el misterio de un supergen que causa una polinización eficaz en las flores y que intrigaba a la comunidad científica desde hace más de un siglo. Los resultados muestran que la variación en la longitud de la secuencia de ADN es importante para la evolución de las dos formas florales que difieren en la longitud de sus órganos sexuales. Este estudio ha sido publicado en Current Biology (Gutiérrez-Valencia et al., Curr Biol 32, 1–12, October 24, 2022).

Linum tenue

‘Linum tenue’, es una especie frecuente de nuestra región y pertenece a un género de plantas ampliamente diversificado en la flora mediterránea.

Tanto jardineros como botánicos conocían desde el siglo XVI que algunas especies de plantas presentan dos formas de flores que difieren recíprocamente en la longitud de sus órganos masculinos y femeninos. Darwin fue el primero en proponer que estas flores distilas promueven la polinización cruzada eficaz, mediada por insectos polinizadores. Los primeros genetistas mostraron que las dos formas florales están controladas por una única región cromosómica que probablemente contendría un grupo de genes, un supergen. Pero hasta recientemente este supergen nunca se había secuenciado.

Ahora, los investigadores liderados por el grupo de la Universidad de Estocolmo han solventado esta cuestión. Han estudiado un sistema en el que ya Darwin describió la distilia, una especie de lino siilvestre (Linum tenue), usando métodos modernos de secuenciación de ADN para identificar el supergen.

Sorprendentemente, han encontrado que el supergen responsable de estas longitudes diferentes de los órganos sexuales masculinos y femeninos varia en longitud. En particular, la forma dominante del supergen contiene aproximadamente 260.000 pares de bases de ADN que se han perdido en la forma recesiva. Este tramo de ADN contiene varios genes que probablemente causan la variación en la longitud de los órganos sexuales.

Tanja Slotte, Profesora de Genómica Ecológica de la Universidad de Estocolmo y autora senior del estudio refiere que “estos resultados fueron realmente sorprendentes para nosotros, dado que se ha reportado anteriormente un mecanismo similar en el supergen que gobierna la distilia en otro sistema, el de las ‘primaveras de jardín’ (Primula sp.), donde ha evolucionado de forma completamente independiente.

Juanita Gutiérrz-Valencia, estudiante predoctoral de la Universidad de Estocolmo y primera autora del estudio comenta “la evolución no sólo ha conducido repetidamente a una variación similar en las flores de la ‘primavera’ y del ‘lino’, sino que también ha producido una solución genética similar para conseguir este logro”.

El Profesor Juan Arroyo, miembro del equipo de este estudio en la Universidad de Sevilla, explica que el caso de estudio elegido, Linum tenue, es una especie frecuente de nuestra región y pertenece a un género de plantas ampliamente diversificado en la flora mediterránea, en el que este proceso parece haber ocurrido repetidamente, así como en otras partes del mundo (Sudáfrica), como puso de manifiesto un estudio realizado por su grupo y publicado recientemente en la revista Journal of Biogeography (Maguilla et al. J Biogeogr, 48: 1994-2007, 2021).

Estos resultados arrojan mucha luz sobre el poder excepcional de la evolución para encontrar soluciones convergentes a retos adaptativos comunes, tales como la necesidad de las plantas de tener una polinización cruzada. “La distilia es un mecanismo para asegurar la polinización cruzada eficaz. La comprensión de los mecanismos de la polinización es particularmente importante hoy dado el cambio climático y los retos a que se enfrentan las poblaciones de plantas e insectos”, explica la Profesora Tanja Slotte.

El proyecto ha recibido financiación de la European Research Council (ERC) en el programa de investigación y desarrollo Horizon 2020 de la Unión Europea, implicando a las universidades europeas mencionadas.

Referencias bibliográficas:

Gutiérrez-Valencia et al., Genomic analyses of the Linum distyly supergene reveal convergent evolution at the molecular level, Current Biology (2022), https://doi.org/10.1016/j.cub.2022.08.042.

Maguilla, E., Escudero, M., Ruíz-Martín, J. and Arroyo, J. (2021), Origin and diversification of flax and their relationship with heterostyly across the range. J Biogeogr, 48: 1994-2007. https://doi.org/10.1111/jbi.14129

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