Desvelando el proceso de la doble fecundación en plantas

En este sentido, los socios del proyecto financiado por la Unión Europea GAMETEFUSION han logrado desvelar los mecanismos de señalización en la fecundación doble. La importancia de este proceso no puede ser simplificada, puesto que la primera fecundación da lugar al embrión y la segunda fecundación origina una fuente alimenticia rica en nutrientes para la planta en desarrollo.

Estudiando la planta modelo Arabidopsis thaliana, los investigadores examinaron dos microdominios enriquecidos en tetraespaninas (TET) de las dos células espermáticas del polen. Las TET también actúan como mediadores en la señalización de varios procesos en sistemas animales: la adhesión y la fusión de los gametos. Los análisis de expresión genética confirmaron que las TET son proteínas asociadas a la membrana presentes en tejidos reproductivos específicos, incluyendo los gametos.

De forma parecida a sus homólogos animales, las funciones de las TET en plantas pueden depender del ensamblaje de complejos de membrana multi-molécula que dependen de la presencia de potenciales moléculas de unión (ligandos). El singular patrón de localización descubierto para las TET en la interfase de las dos células espermáticas del polen sugiere que una proteína de andamiaje de la membrana podría estar implicada en la mediación de la adhesión o de la comunicación entre las dos células espermáticas.

Los investigadores del proyecto GAMETEFUSION identificaron dos potenciales ligandos de las TET. Empleando plantas mutantes deficientes para las dos TET, se detectaron defectos durante la fertilización como la fecundación única. En concreto, este descubrimiento es importante ya que una mejor comprensión de los procesos celulares que subyacen a la diferenciación de los gametos y a la doble fertilización puede ayudar a discernir los potenciales mecanismos evolutivos divergentes o conservados en plantas y animales.

Los investigadores desarrollaron un clasificador celular activado por florescencia basado en la citometría de flujo para aislar componentes subcelulares individuales del gametofito masculino y analizaron sus repertorios de ARN mensajero expresados (mARN). Estos también se proponen detectar y seguir los mARN del esperma tanto durante la diferenciación del gameto masculino como durante el crecimiento del tubo polínico. El sistema experimental constituye la primera aplicación de un sistema in vivo para visualizar el movimiento del mARN en el polen. Además, el equipo de investigación espera poder dilucidar los eventos moleculares que acontecen durante la doble fecundación y los primeros estadios de la embriogénesis.

Los socios del proyecto GAMETEFUSION han desarrollado diversas herramientas moleculares singulares que ya están disponibles o estarán pronto disponibles para la comunidad científica. Además, la capacidad de manipular el proceso de fecundación tiene importantes aplicaciones en el campo del fitomejoramiento.