GROUP: Plant and inflorescence architecture

INVESTIGACIÓN

Las plantas presentan una enorme diversidad de formas en la naturaleza, que refleja la variación en el tamaño, forma y posición de sus diferentes órganos. El número y la disposición de esos órganos son la base de la arquitectura de la planta. Nuestro laboratorio está interesado en entender el control de la arquitectura de la inflorescencia, la región de la planta donde se forman las flores. Queremos conocer las redes genéticas que regulan el desarrollo de la inflorescencia y de qué manera han evolucionado en diferentes especies para generar la gran diversidad de arquitecturas presentes en la naturaleza.

Distintos tipos de inflorescencias

En la clasificación de las inflorescencias, una división importante es entre determinadas e indeterminadas. Las inflorescencias en las que el meristemo apical del tallo tiene una capacidad de crecimiento ilimitada se denominan indeterminadas. Por el contrario, las inflorescencias en las que el meristemo apical forma una flor terminal se denominan determinadas. Otra división importante es entre simples y compuestas. En las inflorescencias simples, las flores derivan directamente del meristemo del ápice del tallo, es decir,  se forman directamente en el tallo de la inflorescencia primaria. Por el contrario, en las inflorescencias compuestas, el tallo de la inflorescencia primaria no produce las flores sino que se ramifica, formando tallos secundarios, o de orden superior, donde se forman las flores.

La posición donde se forman las flores depende de la identidad de los meristemos de la inflorescencia, de si el meristemo apical se mantiene como inflorescente o se convierte en floral o de si el meristemo inflorescente principal produce meristemos florales o inflorescentes secundarios. Nosotros estudiamos la red de genes que confieren la identidad a los meristemos de la inflorescencia. Trabajamos fundamentamente en dos líneas de investigación.

INTERÉS

Control de la arquitectura de la inflorescencia en Arabidopsis

Por un lado, trabajamos con la especie modelo Arabidopsis thaliana, con inflorescencia simple indeterminada. El crecimiento indeterminado de la inflorescencia de Arabidopsis, así como el de otras muchas especies con inflorescencias indeterminadas, se debe a la actividad del gen TERMINAL FLOWER1 (TFL1) que evita que el meristemo inflorescente se convierta en floral. Para ello, TFL1 se expresa en el meristemo inflorescente, impidiendo la expresión en el mismo de los genes de identidad floral LFY y AP1. Nosotros estudiamos cómo se establece la expresión de TFL1 en el meristemo inflorescente, qué genes regulan su expresión y cómo éstos regulan la arquitectura de la inflorescencia.

Hibridación in situ con la expresión de TFL1 (azul) y LFY (rojo) en un ápice inflorescente  de Arabidopsis. (Imagen cedida por Cristina Ferrándiz) Control del desarrollo de la inflorescencia compuesta de leguminosas

Como sistema comparativo, también trabajamos con especies modelo de leguminosas, guisante y Medicago truncatula, con una inflorescencia indeterminada compuesta, donde las flores se forman en inflorescencias secundarias laterales. En la red genética que especifica la identidad de los meristemos en leguminosas, aparte de homólogos a los genes TFL1, LFY y AP1, también participan nuevos genes responsables de la formación de las inflorescencias secundarias, como por ejemplo VEG1. Nosotros trabajamos en la identificación y caracterización de los genes de identidad de inflorescencia secundaria y en el análisis de cómo ha evolucionado la red genes de identidad de meristemo en las leguminosas para dar lugar a las inflorescencias compuestas.

Praena-Tamayo Jesús Tamayo, Ilara Gabriela, Frasson Budzinski, Nicolas Delhomme, Thomas Moritz,  Francisco Madueño, Reyes Benlloch (2022) CHARACTERIZATION OF METABOLIC CHANGES ASSOCIATED WITH FLORAL TRANSITION IN ARABIDOPSIS: RAFFINOSE SYNTHASE 5 CONTRIBUTES TO DETERMINE THE TIMING OF FLORAL TRANSITION BioRxiv2022, .04.29.490013;  doi: https://doi.org/10.1101/2022.04.29.490013

Pautot, V.; Berbel, A.; Cayla, T.; Eschstruth, A.; Adroher, B.; Ratet, P.; Madueño, F.; Laufs, P (2022).  Arabidopsis thaliana SHOOT MERISTEMLESS SUBSTITUTES FOR Medicago truncatula SINGLE LEAFLET1 TO FORM COMPLEX LEAVES AND PETALS.  J. Mol. Sci. 2022, 23, 14114. https://doi.org/10.3390/ijms232214114