La apomixis es una forma de reproducción asexual a través de semillas que origina plantas genéticamente idénticas a la planta madre (clones). Su estudio para entender el funcionamiento, herencia y regulación a nivel génico de este fenómeno en pasto llorón puede traer grandes beneficios para la agricultura y la alimentación humana.Fil: Meier, Mauro Sebastián. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Centro de Recursos Naturales Renovables de la Zona Semiarida. Universidad Nacional del Sur. Centro de Recursos Naturales Renovables de la Zona Semiarida; ArgentinaFil: Zappacosta, Diego Carlos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Centro de Recursos Naturales Renovables de la Zona Semiarida. Universidad Nacional del Sur. Centro de Recursos Naturales Renovables de la Zona Semiarida; ArgentinaFil: Selva, Juan Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Centro de Recursos Naturales Renovables de la Zona Semiarida. Universidad Nacional del Sur. Centro de Recursos Naturales Renovables de la Zona Semiarida; ArgentinaFil: Cervigni, Gerardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Centro de Recursos Naturales Renovables de la Zona Semiarida. Universidad Nacional del Sur. Centro de Recursos Naturales Renovables de la Zona Semiarida; ArgentinaFil: Echenique, Carmen Viviana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Centro de Recursos Naturales Renovables de la Zona Semiarida. Universidad Nacional del Sur. Centro de Recursos Naturales Renovables de la Zona Semiarida; Argentin

Cervigni, Gerardo

Echenique, Carmen Viviana

Meier, Mauro Sebastián

Selva, Juan Pablo

Zappacosta, Diego Carlos

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10 AgroUNS, Año V, Nº 9, 2008Mauro MeierDiego ZappacostaJuan Pablo SelvaGerardo CervigniViviana EcheniqueLa apomixis, su estudioy posibles usosLa apomixis es una forma de reproducciónasexual a través de semillas que origina plantasgenéticamente idénticas a la planta madre(clones). Su estudio para entender elfuncionamiento, herencia y regulación a nivelgénico de este fenómeno en pasto llorón puedetraer grandes beneficios para la agricultura y laalimentación humana.Los licenciados en Ciencias BiológicasMauro Meier y Juan Pablo Selva,becarios doctorales de CONICET-CERZOS-UNS; el Lic. en CienciasBiológicas (MSc.) Diego Zappacosta;el Dr. Gerardo Cervigni, InvestigadorAsistente de CONICET-CERZOS-UNS, yla Dra. Viviana Echenique, InvestigadoraIndependiente de CONICET-CERZOS-UNS, son docentes del Departamento deAgronomía de la UNS.Contacto: echeniq@criba.edu.arl término apomixis hacereferencia a una forma dereproducción asexual através de semillas queorigina plantas genéticamenteidénticas a la planta madre (clones).Estas semillas se forman a partirde tejidos maternos del óvulo,evitando los procesos de meiosis yfertilización. Hasta el momento estepeculiar modo de reproducción hasido descripto en más de 400especies de plantas con flores,Monocotiledóneas y Dicotiledóneas,y no existen informes de supresencia en Gimnospermas. Ladistribución de la apomixis en lasAngiospermas no es homogénea,ya que el 75% de las especiesconfirmadas pertenecen a tresfamilias (Asteraceae, Rosaceae yPoaceae) y está relacionadaestrechamente con el nivel deploidía (número de complementoscromosómicos presentes en unaplanta). A la familia Poaceaepertenece el pasto llorón, Eragrostiscurvula, sobre el cual nuestro grupoha comenzado a estudiar los genesque controlan el carácter hace unospocos años. Los genotiposdiploides (si bien escasos o muyraros) son sexuales, mientras quelos poliploides son apomícticos.Elucidar los mecanismos gené-ticos que controlan la apomixis nosólo sería de importancia para elárea de la biología evolutiva, sinotambién para la agricultura, puespermitiría su transferencia a losprincipales cultivos, facilitando yabaratando los costos de produc-ción de variedades e híbridos.Apomixis en pasto llorónUna de las formas en que sereproduce el pasto llorón es porapomixis diplospórica (ver recuadroen página 13)). Esta puede serobligada o facultativa, aunque enalgunos casos existe sólo repro-ducción sexual.El desarrollo del saco embrio-nario diplospórico y sexual en E.curvula es esquematizado com-parativamente en la Figura 1. Laarquespora en ambos casos sediferencia a partir de una célulanucelar, que en diplosporía no sedividirá meióticamente. Esta célulainmediatamente comienza aagrandarse, siendo la vacuolacalazal la que más crece volvién-dose dominante y forzando alnúcleo hacia el polo micropilar. Elcrecimiento de esta vacuolacontinúa hasta que el tamaño delsaco embrionario es similar al sacoembrionario sexual bi- o tetranu-cleado. Luego esta megásporafuncional elongada, tras dosdivisiones mitóticas sucesivas,forma el saco embrionario tetra-nucleado que se compone por unaovocélula, dos sinérgidas y unnúcleo polar.¿Cómo podemos diferenciar losdistintos tipos de apomixis?El requisito fundamental para elestudio de la apomixis, encualquiera de sus formas, escaracterizar fenotípicamente cadaplanta en lo que se refiere a sumodo reproductivo, es decir, poderdiferenciar claramente entre plantassexuales y apomícticas. Para estaevaluación se requiere de técnicassimples y rápidas, ya que el númerode plantas a evaluar suele serE11AgroUNS, Año V, Nº 9, 2008grande. Básicamente, las técnicaspueden clasificarse como cualita-tivas o cuantitativas. Las primeraspermiten abordar el estudio de laapomixis considerándolo simple,reduciendo la complejidad delfenómeno desde el momento mismode la obtención de datos, es decir,se clasificaría una planta comosexual o apomíctica. Por el contra-rio, las técnicas cuantitativasofrecen mejor y mayor información,permitiendo realizar mejores y másamplias inferencias sobre elcarácter. Esto significa que no setrata de una cuestión de todo onada, sino que hay grados. Por elloestas últimas técnicas son las másdifíciles y tediosas de aplicar.La citoembriología es unatécnica que posibilita una evalua-ción cuantitativa, pues permite elconteo microscópico de sacosembrionarios clasificados ensexuales o apomícticos. La evalua-ción puede realizarse a través detinciones histológicas como el azulde anilina (Figuras 2 y 3) o declarificación, esta última de másfácil aplicación. En cualquier caso,el número de sacos que deben serevaluados con algunas de estastécnicas es elevado. En ello radicala dificultad de su aplicación.Los análisis de progeniepermiten determinar el grado deapomixis o de amfimixis (sexua-lidad) de una planta a través delanálisis de su progenie (Figuras 4y 5). Se analizan aproximadamente10-15 plantas utilizando marcadoresmoleculares y se determina el gradode uniformidad o variabilidad. Si estaprogenie es uniforme, la planta seclasifica como apomíctica (cadaplanta representa un clon de laplanta madre). Por el contrario, sila progenie presenta algún grado devariabilidad genética es porque laplanta madre presenta algún gradode sexualidad.Apomixis y agriculturaA pesar de su amplia distribuciónen las plantas con flores, laapomixis no está presente enmuchas especies de interésagronómico, a excepción de variasgramíneas forrajeras, la mandioca,el manzano, los cítricos, el mangoy la frutilla. Si este carácter sepudiera transferir a cultivos deinterés agronómico como arroz ymaíz, se tornaría una herramientasumamente útil para el mejora-miento genético. Su utilizaciónayudaría a incrementar tanto lacantidad como la calidad dealimentos debido a que genotipossuperiores, variedades o híbridos,serían fijados en poco tiempo.En teoría cualquier combinacióngenética que llevara los factoresdeterminantes de la apomixis podríaser mantenido y multiplicado comoFigura 1. Megasporogénesis y megagametogénesis en el pasto llorón. Proceso sexual y diplospórico.12 AgroUNS, Año V, Nº 9, 2008una réplica exacta por innumerablesgeneraciones por medio desemillas. La perspectiva de clonargenotipos superiores híbridos podríarepresentar una ayuda importantepara los productores agropecuariosde los países en desarrollo,permitiéndoles sostener altosrendimientos año tras año usandoparte de las semillas cosechadassin pérdida en la producción debidoa la segregación de caracteres y ladepresión por endogamia.Entre otras ventajas, la expre-sión de la apomixis reduciría almínimo el aislamiento físicorequerido para preservar líneasgenéticas homocigotas. Nuevoshíbridos interespecíficos e inter-genéricos podrían ser obtenidos ypropagados fácilmente, permitiendoel desarrollo de genotipos mejoradaptados a los distintos ambien-tes. Sin embargo, aunque laapomixis en la naturaleza, enalgunos casos, podría estar sujetaa un control genético de herenciasimple, existen limitaciones para suincorporación a cultivos sexualesmediante el mejoramientotradicional.La ingeniería genética deplantas podría brindar la posibilidadde obtener genotipos apomícticos.Otra ventaja de la ingenieríagenética es que una vez obtenidauna planta transgénica que a su vezfuera apomíctica, ésta fi jaríainmediatamente el nuevo carácter,convirtiéndose en nuevo cultivarluego de su multiplicación.La comprensión del fenómenoLa utilización de la genómicafuncional (estudio de la función detodos los genes de un organismo ode un órgano en particular) paraanalizar los mecanismos genéticosque subyacen tanto en la reproduc-ción sexual como en la apomixis,prometen aumentar nuestracomprensión de la reproducción yel desarrollo de las plantas. Estosconocimientos seguramentecontribuirán al descubrimiento demetodologías que permitan lautil ización de la apomixis enbeneficio de la agricultura y laalimentación humana.Para iniciar este estudio enpasto llorón se contaba con plantasobtenidas por el laboratorio deBiotecnología del CERZOS (Centrode Recursos Naturales Renovablesde la Zona Semiárida) mediante unatécnica que induce mutacionesutilizando cultivo de tejidos in vitro,denominada variación somaclonal.Estos materiales vegetales fueronregistrados como cultivares encolaboración con la Asociación deCooperativas Argentinas. Utilizandonuevas técnicas de secuenciado agran escala, el grupo ha logradoidentificar algunas secuenciasinvolucradas en el carácter yelaborado algunas hipótesis acercade los mecanismos involucrados ensu expresión. Entre ellas, que laautopoliploidización genera cam-bios importantes en el genoma deesta gramínea a nivel genético yepigenético.Figura 2. Saco embrionario sexual de E. curvula en el que se ven lastres células degenerantes.Figura 3. Saco embrionario diplospórico de E. curvula en el que se observauna célula madre de la megáspora elongada.13AgroUNS, Año V, Nº 9, 2008Figura 4. Corrida electroforética donde se parecia un patrón de amplificación sexual enuna progenie de 17 individuos.Figura 5. Corrida electroforética donde se parecia un patrón deamplificación apomíctica en una progenie de 15 individuos.Tipos de apomixisLos procesos de desarrollo por los que se obtiene una semilla apomíctica pueden dividirse en tres mecanismos, ladiplosporía, la aposporía y la embriogénesis adventicia. Los dos primeros se clasifican como apomixis gametofítica,que es un proceso por el cual se forma un megagametofito diploide sin necesidad de fertilización. La embriogénesisadventicia consiste en la formación de embriones somáticos a partir de los tejidos externos del óvulo. Una de lasdiferencias entre los mecanismos de apomixis radica en el tiempo en que se inicia el desarrollo del óvulo en relación alproceso sexual típico. La diplosporía y la aposporía se inician temprano en el desarrollo del óvulo; por el contrario, laembriogénesis adventicia usualmente ocurre en óvulos maduros, desarrollándose los embriones somáticos desdecélulas individuales de la nucela. Aunque en la apomixis no se produce meiosis en la megáspora, sí existe en lamicróspora, es decir, los granos de polen producidos por las plantas apomícticas son haploides. Este polen esnecesario en la gran mayoría de las plantas apomícticas, ya que, aunque el embrión se desarrolla sin fertilización, laformación del endosperma requiere, en la mayoría de los casos, la unión de los núcleos polares con uno de los núcleosespermáticos aportado por el grano de polen. Este mecanismo se denomina pseudogamia.BibliografíaBicknell, R. y A. Koltunow. 2004.Understanding apomixis: recentadvances and remainingconundrums. Plant Cell 16:228-45.Cardone, S., P. Polci, J. P. Selva, M.Mecchia, S. Pessino, P. Hermann, V.Cambi, P. Voigt, G. Spangenberg yV. Echenique. 2006. Novelgenotypes of the subtropical grassEragrostis curvula the study ofapomixis. Euphytica 151:263-72.Cervigni, G., N. Paniego, M. Díaz, J.P. Selva, D. Zappacosta, D. Sanáis, I.Landerreche, L. Martelotto, S. Felitti,S. Pessino, G. Spangenberg y V.Echenique. 2008. Expressedsequence tag analysis anddevelopment of gene associatedmarkers in a near-isogenic plantsystem of Eragrostis curvula. PlantMol. Biol. 67:1-10.Koltunow, A. 1993. Apomixis:embryo sacs and embryos formedwithout meiosis or fertilization inovules.Plant Cell 5:1425-37.Leblanc, O. y A. Mazzucato. 2001."Screening procedures to identifyand quantify apomixis". En:Savidan Y., J. 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La apomixis, su estudio y posibles usos

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