Una copia duplicada del gen meiótico preserva hasta el 50% de viabilidad del polen y número de granos en trigo poliploide
Autores: Alabdullah, Abdul Kader; Moore, Graham; Martín, Azahara C.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Una copia duplicada del gen meiótico preserva hasta el 50% de viabilidad del polen y número de granos en trigo poliploide
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Biología
Palabras clave
Poliploidización
Proceso meiótico
Trigo
Cromosoma 3B
Mutante CRISPR
Viabilidad del polen
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
Aunque la mayoría de las plantas con flores son poliploides, se sabe poco sobre cómo evoluciona el proceso meiótico después de la poliploidización para estabilizar y preservar la fertilidad. En la poliploidización del trigo, el principal gen meiótico en el cromosoma 3B se duplicó en 5B y divergió. Se demostró recientemente que promueve el apareamiento homólogo, la sinapsis y el entrecruzamiento, y suprime el entrecruzamiento homeólogo. Por lo tanto, sospechamos que estos efectos estabilizadores meióticos podrían ser importantes para preservar la fertilidad del trigo. Se utilizó un mutante CRISPR para evaluar la contribución de la copia duplicada de 5B en el mantenimiento de la viabilidad del polen y la formación de granos. El análisis demostró anormalidades en el 56% de los meiocitos en el mutante, con micronúcleos en el 50% de los tetradas, reducción de tamaño en el 48% de los granos de polen y una reducción cercana al 50% en el número de granos. Estudios adicionales mostraron que la mayor parte de la reducción en el número de granos ocurrió cuando las plantas mutantes fueron polinizadas con el polen mutante menos viable en lugar de con polen de tipo salvaje, lo que sugiere que el efecto estabilizador en la meiosis tiene una mayor consecuencia en la gametogénesis masculina posterior, en lugar de en la femenina. Estos estudios revelan el extraordinario valor de la duplicación del cromosoma 5B del trigo para la agricultura y la nutrición humana. Estudios futuros deberían investigar más a fondo el papel de la duplicación en la fertilidad femenina y evaluar si diferentes alelos exhiben efectos variables en la estabilización meiótica y/o resistencia al cambio de temperatura.
Descripción
Aunque la mayoría de las plantas con flores son poliploides, se sabe poco sobre cómo evoluciona el proceso meiótico después de la poliploidización para estabilizar y preservar la fertilidad. En la poliploidización del trigo, el principal gen meiótico en el cromosoma 3B se duplicó en 5B y divergió. Se demostró recientemente que promueve el apareamiento homólogo, la sinapsis y el entrecruzamiento, y suprime el entrecruzamiento homeólogo. Por lo tanto, sospechamos que estos efectos estabilizadores meióticos podrían ser importantes para preservar la fertilidad del trigo. Se utilizó un mutante CRISPR para evaluar la contribución de la copia duplicada de 5B en el mantenimiento de la viabilidad del polen y la formación de granos. El análisis demostró anormalidades en el 56% de los meiocitos en el mutante, con micronúcleos en el 50% de los tetradas, reducción de tamaño en el 48% de los granos de polen y una reducción cercana al 50% en el número de granos. Estudios adicionales mostraron que la mayor parte de la reducción en el número de granos ocurrió cuando las plantas mutantes fueron polinizadas con el polen mutante menos viable en lugar de con polen de tipo salvaje, lo que sugiere que el efecto estabilizador en la meiosis tiene una mayor consecuencia en la gametogénesis masculina posterior, en lugar de en la femenina. Estos estudios revelan el extraordinario valor de la duplicación del cromosoma 5B del trigo para la agricultura y la nutrición humana. Estudios futuros deberían investigar más a fondo el papel de la duplicación en la fertilidad femenina y evaluar si diferentes alelos exhiben efectos variables en la estabilización meiótica y/o resistencia al cambio de temperatura.