Los biólogos han demostrado cómo las especies reactivas del oxígeno contribuyen a la reproducción exitosa de las plantas

Científicos rusos han descubierto que las especies reactivas de oxígeno controlan la germinación del polen y la fertilización de las plantas con flores. Tales moléculas están extremadamente dispuestas a oxidar varias sustancias biológicas, lo que afecta los procesos que ocurren en las células. Resultó que el componente más importante que regula el proceso de reproducción de las plantas es el peróxido de hidrógeno. Esta observación ayudará a controlar el desarrollo de cultivos ornamentales y agrícolas que son importantes para los humanos. Los resultados del trabajo,  apoyado por una subvención de la Fundación Rusa para la Ciencia, se  publicaron  en la revista Plants.

En la reproducción de las plantas con flores, el pistilo juega un papel importante, ya que es en su punta, a menudo llamada estigma, donde cae el polen, que luego germina y asegura la fertilización. Los estigmas de muchas plantas a menudo están cubiertos con un líquido viscoso que ayuda a retener los granos de polen, llamado exudado. Contiene agua para evitar que el polen se seque y nutrientes para que los tubos polínicos sigan creciendo. Además, el exudado del estigma contiene especies reactivas de oxígeno (ROS). En biología, el concepto de ROS como un factor importante que controla la germinación del polen y estimula el crecimiento de las plantas es muy popular, aunque el papel de estas moléculas hasta ahora ha sido poco estudiado  in vivo, es decir, directamente sobre las plantas vivas y sus flores.

Científicos de la Universidad Estatal Lomonosov de Moscú (Moscú) descubrieron la importancia de las ROS en los procesos de germinación y fertilización utilizando el ejemplo de las plantas de tabaco ordinarias (Nicotiana tabacum). 

A su vez, consideraron diferentes etapas de desarrollo floral, la primera de las cuales correspondía únicamente a la aparición del color de los pétalos, la segunda a la apertura de la flor, la tercera a la apertura de las anteras de los estambres y el cambio en el color de los pétalos. Los biólogos han evaluado el nivel de dos tipos de ROS en el estigma del pistilo: el radical superóxido O2- y el peróxido de hidrógeno. Los autores fueron los primeros en utilizar la trampa giratoria DEPMPO en flores vivas, que estabiliza los radicales y permite estudiarlos.

Resultó que los estigmas juveniles (jóvenes) liberaban radicales superóxido mucho más activamente que los maduros. Además, a medida que el mortero maduraba, el nivel de radical superóxido disminuía notablemente y, por el contrario, aumentaba la actividad de la enzima superóxido dismutasa, que lo convierte en peróxido menos tóxico para las células. Por lo tanto, el peróxido de hidrógeno, que se formó a partir del superóxido, fue crucial para la germinación y fertilización normales del polen en primer lugar.Los científicos también evaluaron el papel de las especies reactivas del oxígeno al tratar los pistilos con un inhibidor de la superóxido dismutasa para determinar la velocidad y la eficiencia de la germinación del polen a niveles reducidos de peróxido en el estigma. Resultó que, en este caso, la tasa de crecimiento interno de los tubos polínicos en el estigma disminuyó en un 76 %, y la probabilidad de fertilización y formación de semillas exitosas disminuyó una vez y media.“ 

Hemos establecido patrones importantes necesarios para la germinación exitosa del polen de las plantas con flores in vivo.  En el futuro, planeamos estudiar este proceso con más detalle en diferentes grupos de plantas con flores. Por ejemplo, ahora estamos realizando experimentos con una planta monocotiledónea, un lirio, y ya hemos descubierto características importantes en ella ”, dice Maria Breygina, gerente de proyecto bajo la subvención RSF, Candidata a Ciencias Biológicas, investigadora principal del Departamento de Fisiología Vegetal, Facultad de Biología, Universidad Estatal de Moscú.

Figura 1. Descripción gráfica de la esencia del trabajo: la dinámica del contenido de ROS en el estigma del pistilo y el efecto del inhibidor de la superóxido dismutasa en la germinación de los tubos polínicos.

Figuras 2 y 3. María Breigina. 

Fuente: María Breigina, servicio de prensa de la Fundación Rusa para la Ciencia

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