Las angiospermas, comúnmente conocidas como plantas con flores, tienen órganos reproductores masculinos y femeninos. En el proceso de reproducción de las plantas, cuando un grano de polen que transporta gametos masculinos aterriza en el estigma de otra flor, inicia la formación de un tubo polínico. El tubo se extiende a través del estilo y dentro del ovario, lo que permite que los espermatozoides lleguen al óvulo y a las células centrales del óvulo para la fertilización.

Para comprender mejor este proceso, los investigadores crearon una técnica microscópica única utilizando un microscopio de dos fotones. Según la autora principal, Yoko Mizuta, el esfuerzo de tres años fue como un viaje. "Implicaba técnicas delicadas de manipulación de muestras y optimización de condiciones, como longitudes de onda de excitación, para lograr imágenes profundas de las flores", explicó.

Utilizando su técnica, el equipo pudo observar, por primera vez, el alargamiento de múltiples tubos polínicos dentro de un pistilo vivo y su atracción única hacia el tejido femenino. Esto les permitió identificar una señal emitida por el tejido materno que atrae los tubos polínicos haciéndolos alargarse a lo largo del tejido del estambre y llegar al sitio de fertilización. Esta es la señal que permite una gestión precisa de la guía uno a uno del tubo polínico.

La guía uno a uno del tubo polínico es un proceso crítico en la reproducción de plantas que implica una navegación precisa de los tubos polínicos hasta los óvulos individuales. Este mecanismo asegura la fertilización exitosa de las angiospermas al facilitar el acoplamiento específico entre los óvulos y los tubos polínicos individuales.

Además de la señal que promueve la atracción entre individuos, Mizuta y sus colegas también se sorprendieron al encontrar una señal de repulsión. Esta señal se emitía al atraer un tubo polínico, desalentando la atracción adicional de tubos polínicos adicionales. Además del proceso de bloqueo de 45 minutos que evita que varios espermatozoides fertilicen el mismo óvulo, una señal de repulsión también dirige a los pretendientes rechazados hacia otros óvulos no apareados.

"El sistema de repulsión me parece fascinante", dijo Mizuta. "Las células que generan el sistema de atracción son en su mayoría células sinérgicas, mientras que las células que generan el sistema de repulsión incluyen múltiples tipos, como células somáticas y gametofíticas en niveles de múltiples pasos. Me parece muy interesante que todos los acoplamientos impliquen este mecanismo de atracción y repulsión. "

Un análisis más detallado mostró la complejidad del proceso de guía del tubo polínico uno a uno, revelando un intrincado mecanismo regulador que requiere la participación de varias células tanto en las plantas masculinas como en las femeninas. Esta regulación precisa garantiza una fertilización exitosa y una producción eficiente de semillas, particularmente en condiciones ambientales desafiantes.

Mizuta enfatizó la importancia de este mecanismo para maximizar la producción de semillas. "Al orquestar con precisión el comportamiento de los tubos polínicos, las plantas han desarrollado un mecanismo para garantizar una fertilización exitosa y una producción eficiente de semillas en tierra firme con un número limitado de pretendientes", comentó.

Esta investigación proporciona información valiosa sobre cómo se reproducen las plantas y tiene el potencial de beneficiar el mejoramiento agrícola al aumentar la producción de semillas y mejorar las tasas de germinación.

Más información: Las imágenes profundas revelan dinámica y señalización en la guía uno a uno del tubo polínico, EMBO Reports (2024). DOI:10.1038/s44319-024-00151-4

Información de la revista: Informes EMBO

Proporcionado por el Instituto de Biomoléculas Transformadoras (ITbM), Universidad de Nagoya