Genética del desarrollo de frutos carnosos bayas y dehiscentes cápsulas en Solanaceae. (2018)
Los frutos resultan de la extrema transformación ontogentica de los carpelos estructuras únicas de las plantas con flor. El desarrollo de frutos inicia generalmente luego de la fertilización de los óvulos cuando la pared carpelar se transforma de una hoja modificada fotosintética que sostiene los óvulos a una estructura con fotosíntesis reducida o nula, especializada para la dispersión de semillas. A pesar de la importancia extrema de los frutos para la supervivencia animal y humana, al da de hoy existen vacíos fundamentales en el entendimiento de las bases genéticas que regulan el desarrollo y la diversidad de frutos. Las bases genéticas de la formación y el desarrollo de frutos sólo se conocen detalladamente en la especie modelo Arabidopsis thaliana (Brassicaceae). Los factores de transcripción que regulan la identidad de las distintas partes de la silicua (una cápsula dehiscente modificada) en Arabidopsis han sido identificados. FRUITFULL (FUL) es necesario para el desarrollo apropiado de las valvas, provenientes de la pared del fruto. REPLUMLESS (RPL) es necesario para el desarrollo del replum, la lámina persistente entre carpelos. Estos dos genes reprimen la expresión de los genes SHATTERPROOF (SHP). SHP1 y SHP2 son necesarios para el desarrollo de márgenes de las valvas y para la formación de la zona de dehiscencia en una región específica del fruto. SHP1 y SHP2 activan a los genes INDEHISCENT (IND), ALCATRAZ (ALC) e indirectamente al gen SPATULA (SPT), que son necesarios para la diferenciación y la correcta fusión entre carpelos en gineceos sincárpicos, así como para la posterior lignificación de la zona de dehiscencia entre las valvas y el replum. La extrapolación de este modelo genético a otros frutos de angiospermas es limitada por dos razones fundamentales: 1. FUL, SHP1/2, RPL, IND, SPT y ALC hacen parte de grandes familias de factores de transcripción. FUL y SHP1/2 pertenecen a la familia de los genes de la caja MADS (o MADS-box), mientras que IND, SPT y ALC son genes de la gran familia de genes bHLH (basic Helix loop Helix), y RPL pertenece a la familia homeodominio (Homeobox-HOX). Estas grandes familias de genes han sufrido eventos de duplicación durante la diversificación de las plantas con flor, muchos de ellos asociados con eventos de poliploidización en las plantas de la familia Brassicaceae o en eudicotiledneas centrales por lo que plantas con flor, diferentes de Arabidopsis poseen complementos genticos diferentes. Y 2. los esfuerzos por entender la contribución de estos genes en el desarrollo de frutos, y particularmente en la adquisición evolutiva de frutos carnosos, se han hecho en grupos filogenticamente muy distantes (p. ej. Arabidopsis vs tomate), lo que dificulta las comparaciones entre fenotipos. Este proyecto busca entender la conservación de esta red genética de desarrollo de frutos en la familia Solanaceae. Las Solanaceae (la familia del tabaco, el tomate, el aj, la uchuva, la berenjena y el borrachero) incluyen una gran diversidad de frutos (drupas, cápsulas, bayas entre otros), y proveen un contexto filogenético excepcional para estudiar la evolución de la función de genes de desarrollo de distintos tipos de fruto derivados de ovarios bi-carpelares muy conservados. Estudios preliminares en las Solanaceae sobre la función de genes MADS-box sugieren que los genes SHP participan en procesos de maduración de frutos carnosos y de dehiscencia en frutos capsulares, mientras que los genes FUL tienen papeles importantes en la proliferación celular y la correcta maduración de frutos carnosos y en la dehiscencia de frutos capsulares. Sin embargo a la fecha no hay ningún estudio de la expresión y función del resto de los genes de la red central del desarrollo de frutos descrita para Arabidopsis, lo que dificulta la extrapolación de esta red completa a otros frutos de angiospermas.