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Los fitomejoradores y productores de frutas necesitan saber quién es el “padre de la fruta” porque les dice cuáles de las variedades que crecen en el huerto están haciendo el mejor trabajo como donante de polen. Por ello, los investigadores realizan una “prueba de paternidad” de la fruta, comparando todo el polen cercano con el ADN de la fruta.
Las plantas forman un fruto cuando el polen (parte reproductora masculina) pasa a través del pistilo (parte reproductora femenina) y fertiliza el óvulo dentro del ovario.
La mayoría de las veces, este polen proviene de otra flor de la misma planta, o de una planta diferente de la misma variedad, o de una planta de una variedad diferente, pero de la misma especie. Los polinizadores, los pájaros y las abejas (y el viento y los mamíferos), son “agentes” que transportan el polen a las flores.
Después de la fertilización, el ovario se convierte en un fruto que permanece adherido a la planta. Esto facilita saber quién es la planta madre (a menos que se coseche el fruto). Sin embargo, encontrar la planta padre no es tan sencillo; Necesitamos saber de dónde vino el polen. Para complicar aún más las cosas, una flor puede recibir una mezcla de diferentes tipos de polen de muchas flores diferentes. Cuando una fruta tiene múltiples semillas, cada semilla podría tener un papá diferente.
En ese caso, ¿cómo sabemos quién es el papá? ¿Qué planta o flor proporcionó el polen?
Es fácil identificar al progenitor femenino de una fruta, pero ¿cómo sabemos quién es el verdadero padre? (Créditos: aleksandarlittlewolf/Freepik)
Ahora bien, cabría preguntarse por qué alguien querría saber quién es el padre de una fruta. Bueno, para los fitomejoradores, esa es información importante. Si el productor quiere saber cuáles de las variedades que crecen en el huerto están haciendo el mejor trabajo como donante de polen, necesita identificar los mejores “padres de fruta”.
Cuando hay una cuestión de paternidad en disputa en humanos, identificamos al padre mediante pruebas de paternidad con marcadores de ADN. Pues lo mismo podemos hacer con las frutas.
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¿Cómo se hace un análisis de paternidad?
Los frutos heredan su material genético (ADN) de ambos padres. El ADN de los padres se combina y forma una combinación única de ADN (y genes) durante la reproducción sexual. Los niños tienen una combinación de características de ambos padres.
El perfil de ADN de la fruta contiene una combinación del perfil de ADN de ambos padres. Para encontrar las partes del ADN que provienen del padre, se realiza una prueba de análisis de paternidad utilizando marcadores de ADN.
Primero, se compara el perfil de ADN de la fruta con el de la planta madre para determinar qué partes del perfil de ADN provienen del progenitor femenino y qué partes provienen del progenitor masculino. A continuación, se comparan los perfiles de ADN de todos los posibles donantes de polen cercanos para identificar cuáles contribuyeron al perfil de ADN de la fruta.
Se utilizan pruebas de análisis de paternidad para identificar los donantes de polen de las frutas (Créditos: NMK-Studio/Shutterstock)
Los investigadores utilizaron análisis de paternidad para identificar a los donantes de polen de los frutos de olivo. Para ello, abrieron el hueso de la aceituna y extrajeron el ADN de los embriones. Utilizaron marcadores de ADN para tomar huellas dactilares de estos embriones, la planta madre y las 17 variedades de olivo presentes en el huerto. A continuación, compararon las huellas dactilares e identificaron cuál de las variedades cercanas era el padre masculino del embrión. Pudieron ver preferencias claras (compatibilidad cruzada) entre los donantes de polen.
La variedad padre no era necesariamente el árbol más cercano al árbol madre ni la variedad con el mayor número de plantas.
En otro estudio, se utilizó el análisis de paternidad para identificar a los donantes de polen en las semillas de fresa. El fruto de la fresa es un fruto agregado con cientos de aquenios (los verdaderos frutos) en un receptáculo carnoso. Cada aquenio contiene una semilla. Los investigadores compararon los perfiles de ADN de estas semillas con el de la planta madre y las variedades vecinas para determinar si las semillas se formaron tras polinización cruzada o autopolinización. Resultó que en el caso de las fresas, incluso cuando había polen de otras variedades disponibles, las flores preferían su propio polen. El 98% de las semillas fueron autopolinizadas.
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¿Por qué la planta necesita encontrar un donante de polen? ¿Y por qué necesitamos saber qué planta es?
Cuando los genes de dos variedades diferentes de plantas se mezclan para formar una semilla, se le da a la semilla una ventaja evolutiva, ya que la planta con la nueva combinación de genes puede tener algunos rasgos nuevos que la hacen mejor para sobrevivir. Dado que las plantas tienen sus raíces en un lugar, la naturaleza ha diseñado ciertas formas de garantizar que la mezcla de genes sea posible.
Entre estos métodos se encuentra la amplia gama de polinizadores y las diversas formas en que las plantas se adaptan a los polinizadores. Por ejemplo, las especies polinizadas por el viento producen una gran cantidad de polen ligero que el viento puede transportar fácilmente. Por otro lado, las especies polinizadas por abejas producen flores de colores atractivos que contienen néctar para atraer a las abejas. También tienen polen pegajoso que se adhiere al cuerpo de las abejas.
Las plantas también tienen mecanismos para asegurar que el polen de la misma flor no se polinice por sí solo. Estos mecanismos pueden adoptar la forma de barreras físicas y temporales, donde el polen de la flor se separa del pistilo en el espacio y el tiempo. También puede haber algunas diferencias genéticas que impidan la autopolinización. Al mismo tiempo, no todas las variedades son compatibles entre sí.
Las especies polinizadas por insectos tienen flores de colores brillantes con néctar y polen pegajoso (Créditos: powerbee/Freepik)
Por ejemplo, la popular variedad de manzana Red Delicious no puede polinizarse por sí misma (autoincompatible). Por lo tanto, al planificar un huerto de manzanos con esta variedad, el productor debe asegurarse de plantar cerca variedades compatibles con Red Delicious, como Gala y Golden Delicious. Si no se dispone de polen compatible, los árboles de Red Delicious no darán frutos o el rendimiento será muy bajo.
Por lo tanto, es importante que los productores conozcan las compatibilidades entre sí y cruzadas de las variedades y planifiquen cultivarlas en consecuencia. Ejemplos de especies que pueden polinizarse por sí mismas y no necesitan variedades compatibles son el melocotón, la nectarina, el albaricoque, la uva, la fresa y la guinda. Ejemplos de especies que necesitan un donante de polen compatible de otra variedad son la manzana, la pera, la cereza y la almendra.
Es importante plantar variedades compatibles entre sí en un huerto para obtener el mejor rendimiento posible (Créditos: nick7634/Freepik)
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Conclusión
Muchas especies de plantas requieren un donante de polen de una variedad diferente para dar frutos con éxito. Si bien es fácil conocer la identidad del progenitor materno de una fruta, debido a que el fruto está adherido a la planta madre, identificar al progenitor masculino puede ser un desafío, especialmente cuando hay múltiples donantes potenciales de polen creciendo en las cercanías. El análisis de paternidad mediante marcadores de ADN se puede utilizar para identificar los donantes de polen de una fruta determinada.
Referencias (haga clic para ampliar)
- Mookerjee, S., Guerin, J., Collins, G., Ford, C. y Sedgley, M. (25 de agosto de 2005). Análisis de paternidad mediante marcadores microsatélites para identificar donantes de polen en un olivar. Genética Teórica y Aplicada. Springer Science y Business Media LLC.
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- Polinización de plantas frutales.
