Los científicos en Japón revelan el mecanismo por el que una flor femenina atrae selectivamente a un único macho
Un grupo de científicos de la Universidad de Nagoya (Japón) ha utilizado una técnica microscópica especializada para observar el proceso de reproducción interna de la planta Arabidopsis. Sus hallazgos, publicados en EMBO Reports, revelan el mecanismo por el que una flor femenina atrae selectivamente a un único macho. Estos hallazgos pueden ayudar a optimizar la producción de semillas y mejorar las prácticas de cultivo.
Las angiospermas, conocidas comúnmente como plantas con flores, tienen órganos reproductores masculinos y femeninos. En el proceso de reproducción de las plantas, cuando un grano de polen que transporta gametos masculinos se posa en el estigma de otra flor, inicia la formación de un tubo polínico. El tubo se extiende a través del estilo hasta el ovario, permitiendo que los espermatozoides alcancen el óvulo y las células centrales de un óvulo para la fecundación.
Las imágenes en profundidad revelan la dinámica y la señalización en el guiado uno a uno de los tubos polínicos. CRÉDITO: Issey Takahashi
Para comprender mejor este proceso, los investigadores crearon una técnica microscópica única utilizando un microscopio de dos fotones. Según la autora principal, Yoko Mizuta, el esfuerzo de tres años fue como un viaje. «Implicó técnicas delicadas de manipulación de muestras y la optimización de condiciones, como las longitudes de onda de excitación, para obtener imágenes profundas de las flores», explicó.
Con su técnica, el equipo pudo observar, por primera vez, la elongación de múltiples tubos polínicos dentro de un pistilo vivo y su atracción única hacia el tejido femenino. Esto les permitió identificar una señal emitida por el tejido materno que atrae a los tubos polínicos llevándolos a elongarse a lo largo del tejido del estambre y alcanzar el lugar de la fecundación. Esta es la señal que permite gestionar con precisión el guiado uno a uno de los tubos polínicos.
Guiado del tubo del polen uno a uno
El guiado uno a uno del tubo polínico es un proceso crítico en la reproducción de las plantas que implica la navegación precisa de los tubos polínicos hasta los óvulos individuales. Este mecanismo garantiza el éxito de la fecundación de las angiospermas al facilitar el acoplamiento específico entre los óvulos y los tubos polínicos individuales.
Además de la señal que promueve la atracción entre individuos, Mizuta y sus colegas también se sorprendieron al encontrar una señal de repulsión. Esta señal se emitía al atraer un tubo de polen, desalentando la atracción de más tubos de polen. Además del proceso de bloqueo de 45 minutos que impide que varios espermatozoides fecunden el mismo óvulo, una señal de repulsión también dirige a los pretendientes rechazados hacia otros óvulos no apareados.
«El sistema de repulsión me parece fascinante», afirma Mizuta. «Las células que generan el sistema de atracción son en su mayoría células sinérgicas, mientras que las células que generan el sistema de repulsión incluyen múltiples tipos, como células somáticas y gametofíticas a niveles de múltiples pasos. Me parece muy interesante que todos los acoplamientos impliquen este mecanismo de atracción y repulsión».
Análisis posteriores mostraron la complejidad del proceso de guía del tubo polínico uno a uno, revelando un intrincado mecanismo regulador que requiere la participación de varias células tanto en las plantas masculinas como en las femeninas. Esta regulación precisa garantiza el éxito de la fecundación y la producción eficaz de semillas, sobre todo en condiciones ambientales difíciles.
Mizuta destacó la importancia de este mecanismo para maximizar la producción de semillas. «Al orquestar con precisión el comportamiento de los tubos polínicos, las plantas han desarrollado un mecanismo que garantiza el éxito de la fecundación y la producción eficiente de semillas en tierras secas con un número limitado de pretendientes», señaló.
Esta investigación aporta información valiosa sobre cómo se reproducen las plantas y puede beneficiar a la mejora genética agrícola al aumentar la producción de semillas y mejorar los índices de germinación.
REFERENCIA
Deep imaging reveals dynamics and signaling in one-to-one pollen tube guidance
