El momento de florecer

En las plantas, la floración corresponde a la transición entre el crecimiento vegetativo y la etapa reproductiva; los recursos acumulados en la etapa previa son destinados a la producción de semillas, y por lo tanto el momento en que este proceso inicia, debe estar optimizado a las condiciones ambientales para maximizar la descendencia, por lo que se encuentra bajo presiones selectivas complejas. Por su enorme relevancia se trata de uno de los procesos naturales mejor comprendidos, sin embargo, la mayoría de los estudios se han hecho en invernaderos, y todos los métodos estadísticos, para identificar los factores genéticos importantes, sufren de limitaciones. Un grupo de científicos ha intentado resolver ambos problemas simultáneamente: estudiando este proceso en un experimento al aire libre, que se extendió dos temporadas invernales consecutivas, y combinando dos métodos estadísticos normalmente independientes.

Los científicos usaron cerca de 200 variedades silvestres de la planta modelo Arabidopsis thaliana, y más de 4 mil líneas puras generadas a partir de 13 cruzas entre 14 de las 200 variedades originales. Esto les permitió usar dos técnicas de mapeo genético: por ligamiento (LM) y por asociación genómica (GWA). El primero de los métodos tiene una menor resolución pero otorga resultados más confiables, mientras que el segundo es más poderoso estadísticamente pero es propenso a generar falsos positivos (asociaciones estadísticamente significativas sin relevancia biológica). Los científicos demostraron que combinando ambos métodos se obtiene resultados mucho mejores que con cada uno de manera aislada, pero también demostraron que el control genético del momento de floración en condiciones silvestres es significativamente distinto a lo que ocurre en los invernaderos.

Combinación de las técnicas de mapeo. La primera fila muestra genes candidatos a priori. Los puntos rojos y azules son los resultados del mapeo por GWA (con dos maneras de calcular la significancia). Abajo se muestran las regiones determinadas por LM. También se señalan dos de las cinco regiones (clusters) donde se agrupan la mayoría de los genes detectados en el estudio.

Se demostró que los determinantes genéticos de la floración se encuentran agrupados en cinco grandes bloques o regiones del genoma de A thaliana, y la mayoría de las variantes genéticas identificadas contribuyen con sólo una pequeña fracción (~9% en promedio) de la variabilidad total observada. Entre los genes identificados como candidatos, resaltan los relacionados con el fotoperiodo y el ciclo circadiano.

Otra observación interesante, es la generación de fenotipos extremos (plantas que florean mucho antes o mucho después) entre las cruzas, que superan la variación observada en los progenitores. Existen explicaciones alternativas, pero en conjunto los datos parecen ser más consistentes con un modelo en que las variedades naturales, poseen complejos génicos co-adaptados a su ambiente local; de manera que variantes genéticas con efectos complementarios, que se encuentran dispersos entre poblaciones diferentes, sólo se combinan cuando se realizan las cruzas artificiales. Aunque este modelo es consistente con las observaciones, los autores del trabajo recalcan que más investigaciones son necesarias, en especial con otras especies que posean estructuras poblacionales diferentes.

En conclusión, los resultados más importantes de este trabajo son: la demostración de que se puede usar una combinación de técnicas de mapeo genético para mejorar las predicciones; y que el momento de floración en condiciones silvestres es muy diferente al control del mismo fenómeno en condiciones de invernadero. Esto último enfatiza la importancia de la interacción entre el genotipo y el ambiente, y es un ejemplo claro de como el variar las condiciones ambientales nos ayuda a identificar nuevas variantes genéticas asociadas.

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Referencias:

• Brachi et al. "Linkage and Association Mapping of Arabidopsis thaliana Flowering Time in Nature". PLoS Genetics 6(5): e1000940. doi:10.1371/journal.pgen.1000940.