Descubren un nuevo tejido en plantas que podría aumentar la producción de semillas y mejorar los cultivos

Un equipo de investigación liderado por la Universidad de Nagoya en Japón, ha identificado un nuevo tipo de tejido en las plantas crucial para la formación de semillas.

Este hallazgo marca el descubrimiento del primer tejido vegetal desconocido en los últimos 160 años. El estudio, publicado en la revista Current Biology, abre un nuevo campo de investigación y ya ha mostrado aplicaciones prácticas, como la mejora de la producción de cultivos clave, como el arroz.

Desde 2005, los científicos han comprendido que para que el hipocótilo, la parte del cuerpo de la semilla encargada de recibir nutrientes, pueda alimentarse de las partes «madre» de la planta, es necesario que ocurra la fertilización. Entender cómo las plantas detectan una fertilización exitosa es esencial para maximizar la productividad de los cultivos.

El grupo de investigación, dirigido por Ryushiro Kasahara y Michitaka Nodaguchi, descubrió este tejido de manera accidental. Kasahara estaba tiñendo semillas para estudiar la deposición de calosa, una sustancia cerosa comúnmente asociada con la fertilización, con el fin de verificar los resultados de un estudio previo.

Mientras examinaba las áreas teñidas, Kasahara notó algo inesperado. «Las plantas se fertilizan mediante un tubo polínico, por lo que la mayoría de los investigadores se centran en el lugar donde ocurre este proceso. Sin embargo, nosotros encontramos señales en el lado opuesto», explicó. «Nadie había observado esa área. Recuerdo mi sorpresa, especialmente cuando descubrimos que la señal era más fuerte cuando la fertilización no ocurría».

Estructura en forma de conejo

Tras un análisis más profundo, los investigadores identificaron una estructura tisular distintiva con forma de conejo, que actúa como una especie de puerta de entrada. Esta estructura, conocida como «Puerta de Kasahara» en honor a su descubridor, representa el primer tejido vegetal nuevo identificado desde el siglo XIX.

La señal que Kasahara observó estaba relacionada con la calosa, que bloquea el flujo de nutrientes y hormonas hacia las semillas no fertilizadas. Cuando las puertas de entrada se cierran, las semillas no reciben nutrientes y mueren. Los científicos llamaron a este fenómeno el «estado cerrado». Por el contrario, cuando se produce la fertilización, el hipocótilo detecta el éxito y disuelve la calosa, permitiendo que los nutrientes lleguen a la semilla para su crecimiento. Este proceso se denominó «estado abierto».

«Al comparar el flujo de nutrientes en embriones fertilizados y no fertilizados, vimos que los nutrientes solo fluían hacia los embriones exitosos, mientras que en los no fertilizados estaban completamente bloqueados», explicó Kasahara. «Esto limita la cantidad de recursos desperdiciados en semillas inviables.»

La capacidad de la puerta de enlace para alternar entre estados abiertos y cerrados sugiere un control genético. Los investigadores analizaron los hipocótilos de plantas fertilizadas para identificar posibles reguladores genéticos.

Descubrieron un gen denominado AtBG_ppap, que se activa exclusivamente en hipocótilos fertilizados y desempeña un papel en la disolución de la calosa. Al modificar los hipocótilos para que sobreexpresaran este gen, la puerta de enlace permaneció abierta permanentemente, lo que aumentó la absorción de nutrientes.

«Esto nos llevó a entender que mantener la puerta de enlace abierta de manera constante podría aumentar el tamaño de las semillas», comentó Kasahara. Al probar esta teoría con semillas de arroz, lograron obtener un 9 % más de tamaño. En otras especies, se alcanzaron aumentos de hasta un 16,5 %.

Estos hallazgos representan un avance importante en el campo de la mejora de semillas en la fitomejoría. Mantener la puerta abierta de manera constante podría aumentar significativamente la producción de cultivos esenciales.