Control genético de las flores
Una variedad de genes controlan el desarrollo de las flores, que implica la maduración sexual y el crecimiento de los órganos reproductores, como muestra el modelo ABC.
Objetivos de aprendizaje
Diagramar el modelo ABC del desarrollo de las flores e identificar los genes que controlan dicho desarrollo
Consignas clave
Puntos clave
- El desarrollo de las flores describe el proceso por el cual las angiospermas (plantas con flor) producen un patrón de expresión genética en los meristemos que conduce a la aparición de una flor; la función biológica de una flor es ayudar a la reproducción.
- Para que se produzca la floración, deben producirse tres acontecimientos: (1) la planta debe alcanzar la madurez sexual, (2) el meristemo apical debe transformarse de meristemo vegetativo a meristemo floral, y (3) la planta debe cultivar órganos florales individuales.
- Estos desarrollos se inician mediante la transmisión de una señal compleja conocida como florigen, en la que intervienen diversos genes, entre los que se encuentran CONSTANS, FLOWERING LOCUS C y FLOWERING LOCUS T.
- El último desarrollo (el crecimiento de los órganos individuales de la flor) se ha modelado utilizando el modelo ABC de desarrollo de la flor.
- Los genes de clase A afectan a los sépalos y pétalos, los de clase B a los pétalos y estambres, y los de clase C a los estambres y carpelos.
Términos clave
- Sépalo: parte de una angiosperma, y una de las partes componentes del cáliz; colectivamente los sépalos se llaman cáliz (plural cálices), el verticilo más externo de las partes que forman una flor
- Estambre: en las plantas con flores, la estructura de una flor que produce el polen, normalmente formada por una antera y un filamento
- verticilo: un verticilo; un grupo de partes similares, como las 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, alrededor de la misma parte o articulación de un tallo
- meristema 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: planta cuyos óvulos están encerrados en un ovario
- Perenne: planta que está activa durante todo el año o que sobrevive durante más de dos temporadas de crecimiento
- Primero: un agregado de células que es la primera etapa en el desarrollo de un órgano
Control genético de las flores
El desarrollo de las flores es el proceso por el cual las angiospermas producen un patrón de expresión genética en los meristemos que conduce a la aparición de una flor. Una flor (también denominada flor o florecimiento) es la estructura reproductiva que se encuentra en las plantas con flores. Hay tres desarrollos fisiológicos que deben ocurrir para que la reproducción tenga lugar:
Anatomía de una flor: Las flores maduras ayudan a la reproducción de la planta. Para lograr la reproducción, la planta debe alcanzar la madurez sexual, el meristemo apical debe convertirse en un meristemo floral y la flor debe desarrollar sus órganos reproductores individuales.
- La planta debe pasar de la inmadurez sexual a un estado de madurez sexual
- El meristemo apical debe transformarse de meristemo vegetativo en meristemo floral o inflorescencia
- Las flores órganos individuales deben crecer (modelado mediante el modelo ABC)
Desarrollo de la flor
Una flor se desarrolla en un brote o eje modificado a partir de un meristemo apical determinado (determinado significa que el eje crece hasta un tamaño establecido). La transición a la floración es uno de los principales cambios de fase que realiza una planta durante su ciclo vital. La transición debe tener lugar en un momento favorable para la fecundación y la formación de semillas, asegurando así el máximo éxito reproductivo. Para florecer en el momento adecuado, una planta puede interpretar importantes señales endógenas y ambientales, como los cambios en los niveles de las hormonas vegetales y los cambios estacionales de temperatura y fotoperiodo. Muchas plantas perennes y la mayoría de las bienales requieren la vernalización para florecer.
Control genético del desarrollo de la flor
Cuando las plantas reconocen una oportunidad para florecer, las señales se transmiten a través del florigen, en el que intervienen una serie de genes, entre los que se encuentran el CONSTANS, el FLOWERING LOCUS C y el FLOWERING LOCUS T. El florigen se produce en las hojas en condiciones favorables para la reproducción y actúa en los brotes y las puntas de crecimiento para inducir una serie de cambios fisiológicos y morfológicos diferentes.
Desde una perspectiva genética, se programan en la planta dos cambios fenotípicos que controlan el crecimiento vegetativo y floral. El primer cambio genético implica el paso del estado vegetativo al floral. Si este cambio genético no funciona correctamente, no se producirá la floración. El segundo acontecimiento genético sigue al compromiso de la planta de formar flores. El desarrollo secuencial de los órganos de la planta sugiere que existe un mecanismo genético en el que una serie de genes se activan y desactivan secuencialmente. Esta conmutación es necesaria para que cada verticilo obtenga su identidad final única.
Modelo ABC del desarrollo floral
En el modelo ABC simple del desarrollo floral, tres actividades génicas (denominadas funciones A, B y C) interactúan para determinar las identidades de desarrollo de los primordios de los órganos (singular: primordios) dentro del meristemo floral. El modelo ABC de desarrollo floral se desarrolló por primera vez para describir el conjunto de mecanismos genéticos que establecen la identidad de los órganos florales en las Rosidas y las Asteridas; ambas especies tienen cuatro verticilos (sépalos, pétalos, estambres y carpelos), que se definen por la expresión diferencial de una serie de genes homeóticos presentes en cada verticilo.
En el primer verticilo floral sólo se expresan los genes A, que conducen a la formación de los sépalos. En el segundo verticilo se expresan tanto los genes A como los B, dando lugar a la formación de pétalos. En el tercer verticilo, los genes B y C interactúan para formar los estambres y en el centro de la flor sólo los genes C dan lugar a los 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 es habitual, pero también en el segundo verticilo en lugar de la formación normal de pétalos. En el tercer verticilo la falta de la función B pero la presencia de la función C imita al cuarto verticilo, dando lugar a la formación de carpelos también en el tercer verticilo.
Modelo ABC de desarrollo floral: Los genes de clase A (azul) afectan a los sépalos y pétalos, los genes de clase B (amarillo) afectan a los pétalos y estambres, los genes de clase C (rojo) afectan a los estambres y carpelos.