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30.12: Desarrollo Vegetal - Control Genético de Flores

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    Objetivos de aprendizaje
    • Diagrama del modelo ABC de desarrollo floral e identificar los genes que controlan ese desarrollo

    El desarrollo de la flor es el proceso por el cual las angiospermas producen un patrón de expresión génica en meristemos que conduce a la aparición de una flor. Una flor (también denominada floración o flor) es la estructura reproductiva que se encuentra en las plantas con flores. Hay tres desarrollos fisiológicos que deben ocurrir para que se produzca la reproducción:

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    Figura\(\PageIndex{1}\): Anatomía de una flor: Las flores maduras ayudan a la reproducción de la planta. Para lograr la reproducción, la planta debe madurar sexualmente, el meristema apical debe convertirse en un meristemo floral, y la flor debe desarrollar sus órganos reproductivos individuales.
    1. la planta debe pasar de la inmadurez sexual a un estado sexualmente maduro
    2. el meristema apical debe transformarse de un meristema vegetativo en un meristemo floral o inflorescencia
    3. las flores deben crecer órganos individuales (modelados usando el modelo ABC)

    Desarrollo de flores

    Una flor se desarrolla en un brote o eje modificado a partir de un meristema apical determinado (lo que significa que el eje crece a un tamaño establecido). La transición a la floración es uno de los principales cambios de fase que realiza una planta durante su ciclo de vida. La transición debe realizarse en un momento que sea favorable para la fertilización y la formación de semillas, asegurando así el máximo éxito reproductivo. Para florecer en un momento adecuado, una planta puede interpretar importantes señales endógenas y ambientales como cambios en los niveles de hormonas vegetales y cambios estacionables de temperatura y fotoperíodo. Muchas plantas perennes y la mayoría bienales requieren vernalización para florecer.

    Control Genético del Desarrollo de Flores

    Cuando las plantas reconocen una oportunidad de florecer, las señales se transmiten a través del florigen, lo que involucra una variedad de genes, incluyendo CONSTANES, LOCUS FLORING C y FLORING LOCUS T. Florigen se produce en las hojas en condiciones reproductivamente favorables y actúa en cogollos y puntas de crecimiento para inducir un número de diferentes cambios fisiológicos y morfológicos.

    Desde una perspectiva genética, se programan dos cambios fenotípicos que controlan el crecimiento vegetativo y floral en la planta. El primer cambio genético implica el cambio del estado vegetativo al floral. Si este cambio genético no está funcionando correctamente, entonces no se producirá la floración. El segundo evento genético sigue el compromiso de la planta por formar flores. El desarrollo secuencial de órganos vegetales sugiere que existe un mecanismo genético en el que una serie de genes se encienden y apagan secuencialmente. Esta conmutación es necesaria para que cada verticilo obtenga su identidad única final.

    Modelo ABC de Desarrollo de Flores

    En el modelo ABC simple de desarrollo floral, tres actividades génicas (denominadas funciones A, B y C) interactúan para determinar las identidades de desarrollo de los primordios de órganos (singular: primordio) dentro del meristema floral. El modelo ABC de desarrollo floral se desarrolló primero para describir la colección de mecanismos genéticos que establecen la identidad de órganos florales en las Rosídas y las Asteridas; ambas especies tienen cuatro verticilos (sépalos, pétalos, estambres y carpelos), los cuales se definen por la expresión diferencial de una serie de genes homeóticos presentes en cada verticilo.

    En el primer verticilo floral solo se expresan genes A, lo que lleva a la formación de sépalos. En el segundo verticilo se expresan ambos genes A y B, lo que lleva a la formación de pétalos. En el tercer verticilo, los genes B y C interactúan para formar estambres y en el centro de la flor los genes C solo dan lugar a carpelos. Por ejemplo, cuando hay una pérdida de la función del gen B, las flores mutantes se producen con sépalos en el primer verticilo como de costumbre, pero también en el segundo verticilo en lugar de la formación normal de pétalos. En el tercer verticilo la falta de función B pero la presencia de la función C imita al cuarto verticilo, lo que lleva a la formación de carpelos también en el tercer verticilo.

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    Figura\(\PageIndex{1}\): Modelo ABC de desarrollo floral: Los genes de clase A (azules) afectan a sépalos y pétalos, los genes de clase B (amarillos) afectan a pétalos y estambres, los genes de clase C (rojos) afectan a estambres y carpelos.

    La mayoría de los genes centrales en este modelo pertenecen a los genes MADS-box y son factores de transcripción que regulan la expresión de los genes específicos de cada órgano floral.

    Puntos Clave

    • El desarrollo de la flor describe el proceso por el cual las angiospermas (plantas con flores) producen un patrón de expresión génica en meristemos que conduce a la aparición de una flor; la función biológica de una flor es ayudar en la reproducción.
    • Para que ocurra la floración, deben tener lugar tres desarrollos: (1) la planta debe alcanzar la madurez sexual, (2) el meristema apical debe transformarse de un meristemo vegetativo a un meristemo floral, y (3) la planta debe cultivar órganos florales individuales.
    • Estos desarrollos se inician utilizando la transmisión de una señal compleja conocida como florigen, que involucra una variedad de genes, incluyendo CONSTANS, LOCUS FLORING C y FLORING LOCUS T.
    • El último desarrollo (el crecimiento de los órganos individuales de la flor) se ha modelado utilizando el modelo ABC de desarrollo floral.
    • Los genes de clase A afectan sépalos y pétalos, los genes de clase B afectan a pétalos y estambres, los genes de clase C afectan a estambres y carpelos.

    Términos Clave

    • sépalo: una parte de una angiosperma, y una de las partes componentes del cáliz; colectivamente los sépalos se llaman cáliz (cálices plurales), el verticilo más exterior de las partes que forman una flor
    • estambre: en plantas con flores, la estructura en una flor que produce polen, típicamente consiste en una antera y un filamento
    • verticil: un verticilo; un grupo de partes similares como hojas que irradian desde un eje compartido
    • bienal: una planta que requiere dos años para completar su ciclo de vida
    • verticilo: un círculo de tres o más hojas, flores u otros órganos, aproximadamente la misma parte o articulación de un tallo
    • meristemo apical: el tejido en la mayoría de las plantas que contiene células indiferenciadas (células meristemáticas), que se encuentra en zonas de la planta donde el crecimiento puede tener lugar en la punta de una raíz o brote.
    • angiosperma: una planta cuyos óvulos están encerrados en un ovario
    • perenne: una planta que está activa durante todo el año o que sobrevive por más de dos temporadas de crecimiento
    • primordio: una agregación de células que es la primera etapa en el desarrollo de un órgano

    Contribuciones y Atribuciones

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