Alto Ratio de Luz Roja-Azul Promueve la Floración Acelerada In Vitro y el Desarrollo de la Producción de Semillas Bajo un Fotoperíodo de Larga Duración
Autores: Bermudez-Valle, Alex R.; Martínez-Gallardo, Norma A.; Valencia-Lozano, Eliana; Délano-Frier, John P.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Amarantos
Floración in vitro
Lámparas LED
Patrones de expresión génica
Genes relacionados con la floración
Fotoreceptores
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 11
Citaciones: Sin citaciones
Los amarantos de grano son recalcitrantes a la regeneración de plantas in vitro convencional mediante organogénesis de novo o a través de embriogénesis somática. En consecuencia, la organogénesis floral por estos métodos, que representa el punto culminante del desarrollo en las angiospermas, rara vez se logra. En el presente estudio, se exploró la manipulación de la floración in vitro como parte de una estrategia diseñada para superar la recalcitrancia a la regeneración del amaranto de grano. Esto llevó a un protocolo in vitro eficiente y reproducible en el que embriones zigóticos disecados longitudinalmente a la mitad generaron plantas completamente desarrolladas. El uso de iluminación de alta irradiancia con lámparas LED con una relación de irradiancia rojo-azul de 3:1 fue un factor crítico, lo que llevó a una tasa del 70% de eventos de floración temprana bajo condiciones de fotoperíodo largo que inhiben la floración. Por el contrario, no se indujo floración bajo luces LED blancas. Todas las plantas que florecieron in vitro produjeron semillas viables. Para entender los mecanismos moleculares básicos del fenómeno observado, se analizaron los patrones de expresión génica y el análisis de componentes principales de genes clave relacionados con la floración después de cultivar in vitro durante 4, 8 y 12 semanas bajo ambos regímenes de iluminación. Estos codificaban para fotoreceptores, reguladores fotomorfogenéticos, moduladores embriogénicos y activadores/represores de la floración. Los resultados destacaron la regulación al alza de genes clave reguladores de la floración, incluyendo , , y , junto con la regulación a la baja del represor floral . También se expresaron diferencialmente genes relacionados con la biogénesis de ribosomas y el desarrollo de semillas, apoyando un papel clave en este proceso para la síntesis de proteínas y la embriogénesis. Se propone un modelo para explicar cómo este marco molecular regulado por la luz permite la floración in vitro y la producción de semillas en plantas mantenidas bajo fotoperíodos largos.
Descripción
Los amarantos de grano son recalcitrantes a la regeneración de plantas in vitro convencional mediante organogénesis de novo o a través de embriogénesis somática. En consecuencia, la organogénesis floral por estos métodos, que representa el punto culminante del desarrollo en las angiospermas, rara vez se logra. En el presente estudio, se exploró la manipulación de la floración in vitro como parte de una estrategia diseñada para superar la recalcitrancia a la regeneración del amaranto de grano. Esto llevó a un protocolo in vitro eficiente y reproducible en el que embriones zigóticos disecados longitudinalmente a la mitad generaron plantas completamente desarrolladas. El uso de iluminación de alta irradiancia con lámparas LED con una relación de irradiancia rojo-azul de 3:1 fue un factor crítico, lo que llevó a una tasa del 70% de eventos de floración temprana bajo condiciones de fotoperíodo largo que inhiben la floración. Por el contrario, no se indujo floración bajo luces LED blancas. Todas las plantas que florecieron in vitro produjeron semillas viables. Para entender los mecanismos moleculares básicos del fenómeno observado, se analizaron los patrones de expresión génica y el análisis de componentes principales de genes clave relacionados con la floración después de cultivar in vitro durante 4, 8 y 12 semanas bajo ambos regímenes de iluminación. Estos codificaban para fotoreceptores, reguladores fotomorfogenéticos, moduladores embriogénicos y activadores/represores de la floración. Los resultados destacaron la regulación al alza de genes clave reguladores de la floración, incluyendo , , y , junto con la regulación a la baja del represor floral . También se expresaron diferencialmente genes relacionados con la biogénesis de ribosomas y el desarrollo de semillas, apoyando un papel clave en este proceso para la síntesis de proteínas y la embriogénesis. Se propone un modelo para explicar cómo este marco molecular regulado por la luz permite la floración in vitro y la producción de semillas en plantas mantenidas bajo fotoperíodos largos.