Dos grupos de biólogos moleculares de plantas, en la Universidad de Massachusetts Amherst y la Universidad de Pekín, Porcelana, han estudiado durante mucho tiempo cómo los tubos polínicos y los pistilos, las partes masculinas y femeninas de las flores, comunicarse para lograr la fertilización en las plantas. Hoy informan en un Ciencias En el artículo de publicación temprana, identificaron un par de receptores esenciales para estas comunicaciones, así como moléculas que modulan la actividad de los receptores.

La obra, en la planta modelo Arabidopsis , avanza la comprensión básica de la reproducción vegetal, dicen Alice Cheung y Hen-Ming Wu en UMass Amherst, con Li-Jia Qu y Hongya Gu en China. Los investigadores nombraron a los dos nuevos receptores Buddha Paper Seal 1 y 2 (BUPS1 / 2). Su artículo también identifica varios péptidos pequeños conocidos como factores de alcalinización rápida (RALF) 4, 19 y 34 como sus ligandos, moléculas que modulan las funciones de los receptores.

Más lejos, los autores describen cómo BUPS1 / 2 y un segundo par de receptores relacionados llamados ANXUR 1 y 2 (ANX1 / 2), y RALF 4 y 19, todos expresados ​​en el tubo polínico y necesarios para la fertilidad masculina, interactuar juntos para hacer su trabajo.

Cheung dice:"Nuestro artículo describe una elaboración importante de la red de interacción masculina y femenina en la reproducción de las plantas. Las moléculas involucradas en el proceso tienen que trabajar íntimamente juntas para orquestar y apoyar los eventos interactivos masculino-femenino. En este proceso, el tubo polínico crece dentro del pistilo, a menudo a distancias cientos o miles de veces mayores que el diámetro del tubo, para entregar esperma al óvulo objetivo. El tubo polínico debe permanecer intacto durante todo este viaje, pero luego debe abrirse en el momento y lugar exactos cuando llega al objetivo para liberar el esperma para la fertilización. Estallar demasiado pronto o no hacerlo cuando debería son devastadores para la reproducción ".

Los dos equipos de investigación encontraron que los receptores y RALF4 y 19 son necesarios para mantener la integridad del tubo polínico durante el proceso de crecimiento. También muestran que RALF34, expresado de la hembra, facilita el proceso de estallido, junto con algunos factores conocidos y otros aún no identificados. Demuestran cómo estas moléculas interactúan entre sí, ilustrando un "mecanismo de comunicación intrigante" entre macho y hembra para producir semillas, Dice Cheung.

Ella agrega, "Al mostrar cómo los receptores y sus ligandos trabajan juntos para garantizar el éxito reproductivo, nuestro trabajo ilumina uno de los procesos más misteriosos de la biología ".

La comunidad de investigación en reproducción vegetal tiene la tradición de nombrar genes importantes de la mitología antigua, dice el biólogo. Por ejemplo, un gen en el que su grupo también trabaja, FERONIA, lleva el nombre de la diosa romana de la fertilidad. Los investigadores nombraron los nuevos factores foca de papel de Buda 1 y 2 después de un cuento chino sobre un mono travieso mantenido bajo una roca durante 400 años por un sello de papel encantado. Cuando un amable monje que pasaba rompió el sello, el mono estalló, que es lo que recordaron a los científicos cuando vieron cómo explota el tubo polínico para liberar espermatozoides y permitir la fertilización.

Este trabajo continúa los muchos años de investigación en reproducción vegetal del grupo Cheung-Wu, especialmente en FERONIA, un receptor relacionado con BUPS y ANXUR que desempeña un papel importante en el control de la fertilidad femenina de las plantas en el desarrollo y en el manejo de las tensiones ambientales.

"Es realmente muy interesante, "dice Cheung." El tubo polínico transporta los espermatozoides a las células diana femeninas. FERONIA espera allí a que llegue el tubo polínico. BUPS, ANXURs, RALF 4 y 10 en el tubo polínico asegúrese de que el tubo no reviente demasiado pronto, pero espere hasta que llegue a la celda femenina objetivo. Allí el tubo estalla abruptamente, una acción controlada por FERONIA y en parte mediada por un conjunto diferente de RALF, liberando esperma en el momento y lugar adecuados ".

El equipo utilizó una combinación de genética inversa, enfoques bioquímicos y biofísicos para este trabajo, en colaboración no solo con el grupo chino, pero también involucraron a investigadores de Brasil, Alemania, Estados Unidos y México. Cheung dice que la Red de Coordinación de Investigación de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. En Biología Integrativa del Polen, de la cual es investigadora principal, proporcionó el catalizador y el foro que estimuló estas interacciones internacionales.

Ella agrega, "Quiero enfatizar este trabajo como una colaboración. Nosotros y el grupo de la Universidad de Pekín, compañeros cercanos con intereses comunes, trabajaron en paralelo en algunos de los temas de este documento sin conocer los esfuerzos de los demás. En una discusión, un día descubrimos que teníamos resultados comunes, pero cada grupo también había generado observaciones únicas y desarrollado ideas distintas, así que decidimos unir nuestros esfuerzos y publicarlos de forma conjunta ".

Ella agrega, "En mi mente, este tipo de colaboración es probablemente el mejor tipo de interacción científica. Como científicos, valoramos nuestra propia independencia y creatividad. Incluso con resultados comunes, nuestro pensamiento podría divergir, llevar a cada equipo a investigar más a fondo en diferentes direcciones, llegar a puntos finales que se complementan entre sí. Esta colaboración no es una cuestión de experiencia diferente, sino un asunto de interés común y curiosidad que nos llevó en diferentes direcciones que eventualmente volvieron a juntarse en una historia completa ".