Genes YABBY. Actores clave en el desarrollo de las fresas

Un equipo de científicos chilenos, ha logrado caracterizar la familia de genes YABBY en la frutilla comercial (Fragaria x ananassa) y cinco especies diploides del género Fragaria. A través de análisis genómicos y filogenéticos, el estudio, describe la estructura, dominios proteicos y patrones de expresión de 25 genes YABBY en Fragaria x ananassa y seis en las otras especies estudiadas. Este artículo de investigación científica arroja luz sobre la función de estos genes, claves en el desarrollo de las plantas y su potencial aplicación en la mejora genética de este importante cultivo.

Este importante trabajo de investigación científica, centrado en la familia de genes YABBY y su potencial para la mejora genética de la frutilla, fue liderado por el Dr. Carlos Rodrigo Figueroa Lamas, investigador del Núcleo Milenio para el Desarrollo de Plantas Súper Adaptables (MN-SAP) y académico del Instituto de Ciencias Biológicas (ICB) de la Universidad de Talca. El Dr. Figueroa Lamas explica la relevancia de comprender la función de estos genes YABBY en la frutilla: "Los genes YABBY tienen un papel importante en el desarrollo de las plantas, pero su función en la frutilla, particularmente en su fruto y su respuesta a distintos estreses ambientales, es aún poco conocida". El estudio también contó con la participación del Dr. Simón Aurelio Ruiz Lara, investigador del MN-SAP y de la Universidad de Talca. La investigación, que involucró análisis genómico y filogenético de Fragaria x ananassa, la frutilla comercial, y otras especies del género Fragaria, representa un avance significativo en la biología molecular de este importante cultivo.

El análisis de la familia de genes YABBY y su rol en el desarrollo de la frutilla, incluyendo su respuesta al estrés abiótico como la sequía, fue realizado por un equipo de investigadores chilenos liderados por el Dr. Carlos Figueroa junto al Dr. Simón Ruiz, ambos académicos han sido claves en este estudio. Este equipo de investigación ha realizado análisis genómicos y de expresión génica en seis especies del género Fragaria: Fragaria x ananassa, F. daltoniana, F. nilgerrensis, F. pentaphylla, F. viridis y F. vesca. La investigación se llevó a cabo en la Universidad de Talca, ubicada en la comuna de Talca, Región del Maule, Chile.

La investigación sobre la familia de genes YABBY en la frutilla Fragaria x ananassa y otras especies del género, culminó con la publicación del artículo científico "YABBY transcription factor family in the octoploid Fragaria × ananassa and five diploid Fragaria species". Este artículo, que representa un avance significativo en el análisis genómico y la caracterización filogenética de estos genes, fue publicado en junio de 2024 en la revista Plant Biology. El estudio no solo amplía nuestro conocimiento sobre la expresión génica en la frutilla, sino que también abre posibilidades para futuras investigaciones en torno a la mejora genética de este cultivo, buscando una mayor resistencia al estrés abiótico, particularmente a la sequía y el frío. Esta línea de investigación, centrada en los factores de transcripción y su influencia en la respuesta al estrés ambiental, podría tener un impacto considerable en la agricultura, sentando las bases para el desarrollo de variedades de frutilla más resilientes y mejor adaptadas a las condiciones climáticas cambiantes.

Este estudio sobre los genes YABBY, tiene implicaciones significativas para la agricultura, particularmente para el desarrollo de variedades de frutilla más resilientes. La investigación, que se centró en el análisis genómico y la expresión génica, reveló que los genes YABBY juegan un papel crucial en la respuesta de la planta al estrés abiótico, como la sequía y el frío. "Estos hallazgos abren la puerta a futuras investigaciones que podrían mejorar genéticamente las plantas de frutilla, aumentando su tolerancia a estreses abióticos como la sequía o el frío", afirma el Dr. Figueroa. Esta posibilidad de mejora genética a través de la manipulación de la expresión de los genes YABBY podría tener un impacto directo en la productividad de los cultivos de frutilla, especialmente en un contexto de cambio climático donde la sequía y las temperaturas extremas son cada vez más frecuentes. El descubrimiento de la conexión entre estos genes y la resistencia al estrés abiótico en la frutilla, un cultivo de gran relevancia económica para Chile, abre un camino prometedor para el desarrollo de estrategias biotecnológicas que permitan obtener plantas más adaptables y productivas.

El equipo de investigadores chilenos, se propuso como objetivo principal comprender el rol de la familia de genes YABBY en el desarrollo de la frutilla comercial, Fragaria x ananassa, y su potencial para mejorar la adaptabilidad de este cultivo a condiciones de estrés abiótico. A través del análisis genómico y de la expresión génica en F. x ananassa y otras cinco especies diploides del género Fragaria, el estudio buscó caracterizar la estructura, organización y patrones de expresión de estos genes. El propósito final de esta investigación es sentar las bases para futuras aplicaciones en la agricultura, mediante la mejora genética de las frutillas, buscando aumentar su tolerancia a factores de estrés como la sequía o el frío, lo que podría tener un impacto significativo en la productividad de este importante cultivo.

Para desentrañar el rol de los genes YABBY en el desarrollo de la frutilla, el equipo del Dr. Carlos Figueroa, junto al Dr. Simón Ruiz, llevó a cabo un profundo análisis a nivel genómico. En primer lugar, se realizó una búsqueda e identificación de los genes YABBY en los genomas de Fragaria x ananassa y otras cinco especies de Fragaria: F. daltoniana, F. nilgerrensis, F. pentaphylla, F. viridis y F. vesca. Se estudió la ubicación cromosómica de estos genes, así como los patrones de sintenia entre las diferentes especies. Posteriormente, se analizó la estructura de los genes YABBY, incluyendo la organización de exones e intrones, y se identificaron los dominios proteicos conservados. Para comprender los patrones de expresión génica, se utilizaron datos de RNA-seq de F. x ananassa y F. vesca disponibles en bases de datos públicas, y se complementaron con análisis de RT-qPCR en diferentes tejidos de F. x ananassa, incluyendo hojas, flores, frutos en distintas etapas de desarrollo y raíces. Además, se realizó un análisis in silico de las regiones promotoras de los genes FaYABBY para identificar elementos cis reguladores, y se estudió el efecto de la aplicación exógena de metil jasmonato (MeJA) sobre la expresión de estos genes en frutos de F. x ananassa. Los resultados de expresión génica se analizaron estadísticamente mediante ANOVA y pruebas de comparación múltiple (LSD y Tukey).

El Dr. Carlos Figueroa, destaca la importancia de estos genes en el desarrollo de la planta y su respuesta al ambiente. Figueroa señala que: "Los genes YABBY tienen un papel importante en el desarrollo de las plantas, pero su función en la frutilla, particularmente en su fruto y su respuesta a distintos estreses ambientales, es aún poco conocida". En cuanto a las implicaciones del estudio, Figueroa añade: "Estos hallazgos abren la puerta a futuras investigaciones que podrían mejorar genéticamente las plantas de frutilla, aumentando su tolerancia a estreses abióticos como la sequía o el frío". los Doctores Carlos Figueroa y Simón Ruiz, coautores del estudio, coinciden en que este trabajo marca un avance significativo en la biología molecular de la frutilla y sienta las bases para futuras aplicaciones en la agricultura.

El equipo de investigadores chilenos, planea continuar explorando el potencial de los genes YABBY para mejorar la resistencia de las frutillas al estrés abiótico. Específicamente, el Dr. Figueroa menciona que: "Actualmente estamos realizando experimentos con tomate para verificar cómo estos genes responden ante estreses ambientales, lo que se alinea con las líneas de investigación del Núcleo relacionadas con el estrés abiótico en plantas". Si bien estos experimentos se están llevando a cabo en tomates, los resultados podrían proporcionar información valiosa sobre el funcionamiento de los genes YABBY en otras especies, incluyendo las frutillas. Además, el estudio plantea la posibilidad de que los genes FaINO, que mostraron ser sensibles a la aplicación de metil jasmonato (MeJA), podrían estar implicados en la biosíntesis de antocianinas en la frutilla. El equipo planea investigar esta hipótesis en el futuro, buscando determinar si la manipulación de la expresión de los genes FaINO podría conducir a una mayor producción de antocianinas en las frutillas. En resumen, los próximos pasos de la investigación se centrarán en:

1. - Profundizar la comprensión de cómo los genes YABBY responden al estrés ambiental en plantas, utilizando el tomate como modelo.

2.- Investigar el rol de los genes FaINO en la biosíntesis de antocianinas en la frutilla.

Estos estudios podrían tener un impacto significativo en el desarrollo de nuevas estrategias para mejorar la producción de frutillas, especialmente en un contexto de cambio climático.

En resumen, el estudio liderado por el Dr. Carlos Figueroa y el Dr. Simón Ruiz, representa un paso crucial en la comprensión de la función de los genes YABBY en la frutilla comercial, Fragaria x ananassa. A través de un exhaustivo análisis genómico y de expresión génica, se ha demostrado que esta familia de genes, involucrada en el desarrollo de hojas, flores y frutos, podría tener un rol clave en la respuesta de la planta a estreses abióticos, particularmente la sequía y el frío. Este hallazgo abre un abanico de posibilidades para el desarrollo de nuevas variedades de frutilla más resilientes a las condiciones climáticas adversas, un aspecto fundamental en el contexto actual de cambio climático. Si bien se necesitan más investigaciones para comprender completamente la función de cada gen YABBY y su interacción con otros genes y factores ambientales, este estudio sienta las bases para futuras aplicaciones biotecnológicas que podrían revolucionar la industria de la frutilla a nivel global. El futuro de la agricultura podría depender, en gran medida, de nuestra capacidad para comprender y aprovechar el potencial genético de las plantas para hacerlas más fuertes y productivas.

EQUIPO DE INVESTIGADORES