Desarrollo floral y el modelo ABC

La flor se construye a partir de cuatro verticilos concéntricos de órganos, y el elegante modelo ABC explica cómo un pequeño conjunto de genes superpuestos asigna a cada verticilo su identidad, uno de los resultados fundacionales de la genética del desarrollo vegetal.

Definition

El desarrollo floral es el proceso por el cual un ápice vegetativo del brote se convierte en un meristemo floral y se organiza en sépalos, pétalos, estambres y carpelos, y el modelo ABC es el marco genético que explica cómo se especifica la identidad de los órganos.

Scope

Este tema abarca la transición a la floración, la organización del meristemo floral en verticilos y el modelo genético ABC(DE) de identidad de los órganos florales, incluidos los mutantes homeóticos y los factores de transcripción MADS-box que lo establecieron.

Core questions

• ¿Cómo se convierte un meristemo de brote en un meristemo floral con verticilos distintos?
• ¿Cómo se combinan las clases de genes A, B y C para especificar la identidad de los órganos florales?
• ¿Qué revelan los mutantes florales homeóticos sobre la lógica del patrón de las flores?

Key theories

Modelo combinatorio ABC

Tres clases de actividad génica homeótica actúan en dominios superpuestos a través de los cuatro verticilos —A sola especifica sépalos, A más B pétalos, B más C estambres y C sola carpelos— de modo que la pérdida de una clase transforma los órganos de manera predecible.

Factores de transcripción MADS-box

La mayoría de los genes de identidad floral codifican factores de transcripción MADS-box que se combinan en complejos multiméricos, proporcionando la base molecular para el código combinatorio ABC y sus extensiones D y E posteriores.

Mechanisms

Los genes de identidad de los órganos florales se expresan en territorios definidos y superpuestos del meristemo floral joven. La actividad de clase A en los dos verticilos externos, la de clase B en los dos intermedios y la de clase C en los dos internos se combinan para que cada verticilo reciba un código único que dirige el desarrollo de sépalos, pétalos, estambres o carpelos; las funciones A y C son mutuamente antagónicas. Los genes codifican proteínas con dominio MADS que se ensamblan en complejos tetraméricos, una interacción capturada en el modelo de cuarteto posterior, y las mutaciones con pérdida de función causan conversiones homeóticas de un tipo de órgano en otro.

Clinical relevance

El marco ABC guía la mejora ornamental —por ejemplo, la duplicación de flores en rosas y muchas plantas de jardín refleja una actividad alterada de los genes de identidad de los órganos— e informa los esfuerzos para manipular la estructura de flores y frutos en los cultivos.

History

Los cribados genéticos paralelos en Arabidopsis y Antirrhinum a finales de la década de 1980 identificaron mutantes florales homeóticos, que Coen y Meyerowitz sintetizaron en el modelo ABC en 1991; el trabajo molecular identificó posteriormente los genes MADS-box y extendió el modelo con las funciones D y E.

Key figures

• Enrico Coen
• Elliot Meyerowitz
• Günter Theißen

Seminal works

• coen1991
• taiz2015

Frequently asked questions

¿Cuáles son los cuatro verticilos de una flor?

De afuera hacia adentro, una flor típica tiene cuatro verticilos: sépalos, pétalos, estambres y carpelos, y el modelo ABC explica cómo se especifica genéticamente la identidad de cada verticilo.

¿Qué ocurre en un mutante ABC?

La pérdida de una clase de genes provoca transformaciones homeóticas: por ejemplo, la pérdida de la actividad de la clase C convierte los estambres en pétalos y los carpelos en sépalos, produciendo las vistosas flores dobles familiares en muchas plantas cultivadas.