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16 de Octubre de 2020
BIOLOGÍA VEGETAL

¿Cómo encuentra el polen el camino hacia el pistilo?

Una enzima es la clave para que el tubo polínico se oriente y lleve los gametos masculinos a los óvulos de la flor.

Granos de polen en una antera (extremo del estambre) de Arabidopsis thaliana, antes de su dispersión. [iStock-HeitiPaves]

La reproducción de las plantas con flores es una cuestión de encuentro, el que se produce entre los gametos masculinos contenidos en el polen y los óvulos situados en el pistilo de la flor, su órgano femenino. El equipo de Thierry Gaude, del Laboratorio de Reproducción y Desarrollo Vegetal de Lyon, ha descubierto la función crucial que ejerce una enzima en este encuentro: la catanina.

Todo comienza cuando un grano de polen, dispersado por el viento o los animales, se deposita en el pistilo. Más precisamente, en las papilas del estigma (la parte superior del pistilo). Estas corresponden a células alargadas que se asemejan a minitentáculos de anémona de mar. Si el grano de polen es reconocido como compatible, este se adhiere a una papila, se rehidrata y luego germina formando un tubo polínico a lo largo ella, antes de hundirse en el pistilo. Es a través de este tubo que los gametos masculinos llegan a los óvulos. En la planta modelo Arabidopsis thaliana, este proceso dura menos de una hora en total.

Se sabía que en el alargamiento del tubo polínico hacia el óvulo intervenían péptidos (pequeñas proteínas), pero había pocos datos sobre las primeras etapas del crecimiento del tubo. Sin embargo, este se mueve desde el principio en la dirección correcta, incluso en condiciones de ingravidez. Thierry Gaude y sus colaboradores han demostrado la importancia de las propiedades mecánicas de las células epidérmicas del estigma. «Puesto que no se había identificado ningún compuesto en esta etapa, a pesar de que el tubo polínico ejerce presión sobre la pared celular de las papilas tan pronto como se forma, planteamos la hipótesis de que las propiedades mecánicas de esta pared desempeñan un papel relevante en la orientación del tubo», explica el investigador. De hecho, cualquier presión aplicada a una célula vegetal, como la punta de un alfiler, reorienta en pocos minutos sus haces de microtúbulos (una de las dos estructuras del citoesqueleto, junto con los filamentos de actina).

En las plantas mutantes de <em>Arabidopsis thaliana</em> que carecen de la enzima catanina, los tubos de los granos de polen se enrollan sobre las papilas (<em>con forma de tentáculos</em>) del estigma, lo que impide la llegada de los gametos masculinos a los óvulos. [Lucie Riglet, CC BY 4.0]

«Por lo tanto, decidimos buscar plantas mutantes de Arabidopsis thaliana con microtúbulos alterados», prosigue Thierry Gaude. Este es el caso de la mutante katanin 1-5 (ktn1-5), que carece de catanina, una enzima conocida por su capacidad para cortar los microtúbulos.» Al observar el crecimiento de los tubos polínicos en esta mutante, el equipo descubrió que era totalmente desordenado: los tubos se envolvían alrededor de las papilas, incluso ascendían por ellas, en lugar de descender. Mediante un microscopio de fuerza atómica, también hallaron que la elasticidad de la pared de celular de las papilas difería de una planta mutante ktn1-5 difería de la de una silvestre, esta vez debido a la orientación de las microfibras de celulosa. Por útlimo, verificaron con otras plantas mutantes que solo la catanina parece alterar tanto los microtúbulos como las microfibras de celulosa.

El hallazgo de la importante función de la catanina resultó inesperado. Esta enzima habría tenido, por consiguiente, una gran influencia en el éxito evolutivo de las plantas con flores. Y quién sabe, tal vez regula también otros procesos celulares, ya que está presente en la mayoría de los organismos, incluida nuestra especie.

Isabelle Bellin

Referencia: «KATANIN-dependent mechanical properties of the stigmatic cell wall mediate the pollen tube path in Arabidopsis». Lucie Riglet et al. en eLife, e57282, septiembre de 2020.

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