Mi ponencia en el seminario de botánica 2014B:
Evolución de la morfogénesis de las hojas en las plantas: papel de redes regulatorias.
Resumen
Morfogénesis de hojas fue objeto de estudios en la biología de las plantas desde la primera mitad del siglo 20. Fueron propuestas varios mecanismos de control morfogénico, no exclusivas mutuamente, que incluyen mecanismos de termorregulación, biomecánicos, patrones hidráulicos, de fitohormonas y de expresión de genes, entre otros. En la última década los avances en los métodos de biología molecular, experimentos con organismos transgénicos y uso de coloración diferencial histológica de expresión de genes (GUS reporter system) han revolucionado esta área, permitiendo entender a detalle las bases genéticas de la morfogénesis. Fue revelado, que en gran parte la evolución de la forma de las hojas es el resultado de la evolución en las familias de genes regulatorios claves, entre ellos KNOX, ARP, CUC, PIN1, LFY/UNI, WOX. En las plantas con flor la expresión diferencial de estos genes resulta en la definición de los patrones de división, diferenciación y crecimiento celular en las hojas, que se transforma en el patrón morfogénico.
Recientemente Vlad et al. (2014) han estudiado el papel regulatoria del gen RCO en plantas de la familia Brassicaceae, donde este gen participa en el control de la forma de las hojas, determinándolos como simples o compuestas. Los autores han trazado el origen de este gen en consecuencia de de una duplicación y posterior diversificación regulatoria.
La evolución de los genes reguladores parece ser un mecanismo principal para el surgimiento de nuevos patrones morfogénicos y, en consecuencia, nuevos caracteres morfológicos. Es importante que en la evolución de los genes reguladores de la morfogénesis participa no solo la estructura de la parte codificante de proteínas, pero son aun mas importantes los cambios en algunos regiones no codificantes, que participan en el control de la expresión de estos genes. El análisis de los mecanismos genéticos de morfogénesis permiten establecer una relación directa entre los caracteres morfológicos y moleculares (de ADN), algo que parece ser importante en diseño de los matrices de datos combinados en sistemática filogenética.
Literatura
Vlad, D. et al. 2014. Leaf shape evolution through duplication, regulatory diversification, and loss of a homeobox gene. Science 343: 780–783.
Nicotra, A. B. et al. 2011. The evolution and functional significance of leaf shape in the angiosperms. Functional Plant Biology 38: 535-552.
Smith, R.S. et al. 2006. A plausible model of phyllotaxis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103: 1301-1306.
Tomescu, A. M. F. 2008. Megaphylls, microphylls and the evolution of leaf development. Trends in Plant Science 14(1): 5-12.
Williams, M.E. 2012. Evolutionary and developmental origin of leaves. Teaching tools in plant biology: Lecture notes. The Plant Cell (online) doi/10.1105/tpc.109.tt1109.
Chandler, J. y Williams, M.E. 2013. Genetic control of leaf development. Teaching tools in plant biology: Lecture notes. The Plant Cell (online) doi/10.1105/tpc.109.tt1209.
