Noves dades sobre lʼevolució dels gens de la resposta immunitària en la natura
Un estudi de la UB ofereix noves pistes sobre lʼevolució del sistema immunitari en poblacions europees de la planta Arabidopsis thaliana i els mecanismes subjacents en el manteniment de determinats gens relacionats amb la immunitat en la natura. El treball, publicat a la revista PLOS Genetics, està signat pel professor Rubén Alcázar, investigador Ramón y Cajal del Departament de Productes Naturals, Biologia Vegetal i Edafologia de la Facultat de Farmàcia de la UB, en col·laboració amb investigadors de lʼInstitut Max Planck de Recerca Fitogenètica i de lʼInstitut Max Planck per a la Biologia del Desenvolupament (Alemanya).
Un estudi de la UB ofereix noves pistes sobre lʼevolució del sistema immunitari en poblacions europees de la planta Arabidopsis thaliana i els mecanismes subjacents en el manteniment de determinats gens relacionats amb la immunitat en la natura. El treball, publicat a la revista PLOS Genetics, està signat pel professor Rubén Alcázar, investigador Ramón y Cajal del Departament de Productes Naturals, Biologia Vegetal i Edafologia de la Facultat de Farmàcia de la UB, en col·laboració amb investigadors de lʼInstitut Max Planck de Recerca Fitogenètica i de lʼInstitut Max Planck per a la Biologia del Desenvolupament (Alemanya).
Lʼespècie Arabidopsis thaliana, que es distribueix de manera natural per tot lʼhemisferi nord, és un membre de la mateixa família de la mostassa. Es tracta dʼun organisme molt important com a model dʼestudi en biologia vegetal ja que té un genoma relativament petit i molt adient per als estudis genètics.
Lʼevolució natural dels gens de resistència (R) en les plantes pot provocar una resposta autoimmunitària en determinades circumstàncies genètiques. Aquest fenomen sʼanomena incompatibilitat híbrida associada al sistema immunitari (HI, de lʼanglès hybrid incompatibility), i provoca la inhibició del creixement i la pèrdua de fertilitat per lʼactivació inadequada i permanent de les defenses de la planta. Aquestes incompatibilitats híbrides reflecteixen probablement diferents camins evolutius que han emprès en la natura gens relacionats amb la immunitat, però no és clar si aquestes trajectòries divergents són causades per lʼadaptació local o per la deriva genètica, és a dir, el canvi en la freqüència dʼuna variant del gen (al·lel) en una població a causa de lʼatzar.
En aquest estudi, els investigadors han examinat lʼarquitectura genètica dʼun grup de gens de resistència presents a la soca Landsberg de lʼArabidopsis thaliana centreeuropea. Aquesta soca és incompatible amb soques provinents de lʼÀsia central. És a dir, hi ha un mecanisme genètic que impedeix el creixement dels híbrids corresponents. «Hem comprovat que l'expressió dʼun gen de resistència de Landsberg (R3), dins dʼun clúster de vuit gens R en tàndem (R1-R8), controla lʼequilibri entre creixement i defensa, però que R3 necessita almenys un altre membre del clúster per condicionar la incompatibilitat amb soques de lʼÀsia central», explica Rubén Alcázar.
Els investigadors han rastrejat aquests grups de gens en una població local dʼArabidopsis descendents de la soca Landsberg que mantenen la incompatibilitat amb les soques de lʼÀsia central. El fet que aquesta combinació genètica dʼincompatibilitat aparegui en el 30 % d'individus genèticament diversos en aquests descendents suggereix que no ha sorgit recentment, sinó que sʼha mantingut a través de selecció o deriva genètica durant diverses dècades.
La concurrència en la mateixa població dʼindividus que contenen diferents gens de resistència no causants dʼHI serveix de base per determinar-ne les forces genètiques, ambientals i ecològiques influents, i com els gens relacionats amb la resposta immunitària de les plantes evolucionen i es diversifiquen en la natura.
Rubén Alcázar, Marcel von Reth, Jaqueline Bautor, Eunyoung Chae, Detlef Weigel, Maarten Koornneef i Jane E. Parker. «Analysis of a plant complex resistance gene locus underlying immune-related hybrid incompatibility and its occurrence in nature». PLOS Genetics, desembre de 2014. Doi: 10.1371/journal.pgen.1004848