La
especie Arabidopsis thaliana, que se distribuye de modo natural por
todo el hemisferio norte, es un miembro de la misma familia de la mostaza. Se
trata de un organismo muy importante como modelo de estudio en biología
vegetal, ya que su genoma es relativamente pequeño y muy adecuado para los
estudios genéticos.
Una
investigación, publicada en la revista PLOS Genetics, ofrece nuevas
pistas sobre la evolución del sistema inmunitario en poblaciones europeas de
esta planta y los mecanismos subyacentes en el mantenimiento de
determinados genes relacionados con la inmunidad en la naturaleza.
El
camino evolutivo de los genes de la inmunidad
La
evolución natural de genes de resistencia (R) en las plantas puede provocar una
respuesta autoinmunitaria en determinadas circunstancias genéticas. Este
fenómeno se denomina incompatibilidad híbrida
asociada al sistema inmunitario (HI,
del inglés hybrid incompatibility),
y provoca la inhibición del crecimiento y la pérdida de fertilidad por la
activación inadecuada y permanente de las defensas de la planta.
Estas
incompatibilidades híbridas reflejan probablemente distintos caminos evolutivos
que han emprendido en la naturaleza genes relacionados con la inmunidad; pero
no está claro si estas trayectorias divergentes son causa de la adaptación
local o de la deriva genética, es decir, el cambio en la frecuencia de una
variante del gen (alelo) en una población debido al azar.
En
este estudio, los investigadores examinaron la arquitectura genética de un
grupo de genes de resistencia presentes en la cepa Landsberg deArabidopsis thaliana centroeuropea. Esta cepa es
incompatible con cepas provenientes de Asia central; es decir: existe un
mecanismo genético que impide el crecimiento de los híbridos correspondientes.
"Hemos
comprobado que la expresión de un gen de resistencia de Landsberg (R3),
dentro de un clúster de ocho genes R en tándem (R1-R8), controla el
equilibrio entre crecimiento y defensa, pero que R3 necesita
por lo menos otro miembro del clúster para condicionar la incompatibilidad con
cepas de Asia central", explica Rubén Alcázar, investigador Ramón y Cajal
de la Facultad
de Farmacia de la
Universidad de Barcelona, que firma este trabajo en
colaboración con investigadores del Instituto Max Planck de Investigación
Fitogenética y del Instituto Max Planck para la Biología del Desarrollo
(Alemania).
Una
incompatibilidad mantenida en el tiempo
Los
investigadores han rastreado estos grupos de genes en una población local de Arabidopsis descendiente de la cepa Landsberg que
mantiene la incompatibilidad con las cepas de Asia central. El hecho de que
esta combinación genética de incompatibilidad aparezca en el 30% de individuos
genéticamente distintos en estos descendientes sugiere que no ha surgido
recientemente, sino que se ha mantenido a través de selección o deriva genética
durante varias décadas.
La
concurrencia en la misma población de individuos que contienen distintos genes
de resistencia no causantes de HI sirve de base para determinar las fuerzas
genéticas, ambientales y ecológicas influyentes, y cómo los genes relacionados
con la respuesta inmunitaria de las plantas evolucionan y se diversifican en la
naturaleza.
Referencia bibliográfica:
Rubén Alcázar, Marcel von Reth, Jaqueline Bautor,
Eunyoung Chae, Detlef Weigel, Maarten Koornneef y Jane E. Parker. "Analysis
of a plant complex resistance gene locus underlying immune-related hybrid
incompatibility and its occurrence in nature". PLOS Genetics,
diciembre de 2014. Doi: 10.1371/journal.pgen.1004848
Fuente: Universidad
de Barcelona
