Variants estructurals antigues i control genètic de la floració segons el sexe en noguers i pacanes

Introducció

Les plantes tenen mil i una maneres d’assegurar que la seva descendència sigui diversa. Un exemple fascinant és el cas dels noguers (Juglans) i les pacanes (Carya), dos arbres amb flors masculines i femenines a la mateixa planta però que, sorprenentment, no floreixen a la vegada. Aquesta alternança, anomenada heterodicogàmia, evita que una mateixa planta es pol·linitzi a si mateixa i afavoreix la barreja genètica.

Però, com controla la planta si floreix primer la part masculina o la femenina? Un estudi recent ha revelat els secrets genètics que hi ha darrere d’aquest fenomen, i com aquests mecanismes han evolucionat independentment en noguers i pacanes tot i aconseguir un resultat similar.

Resum de l’estudi

L’estudi liderat per Groh i col·laboradors (2025) analitza com variants estructurals antigues de l’ADN controlen quina part sexual de la flor madura primer als noguers i a les pacanes.

En tots dos gèneres, apareix un sistema de reproducció amb dues variants d’individus: alguns floreixen primer com a femenins (“proterogínics”, governats per un al·lel dominant G), i altres com a masculins (“proteràndrics”, amb l’al·lel recessiu g). Això garanteix que la pol·linització creuada sigui el més eficient possible.

Resultats principals

• A Juglans (noguer): La característica està controlada per una regió genòmica molt petita (~20 kb) que conté el gen TPPD1, implicat en el control del moment de la floració. En el haplotip dominant, hi ha repeticions específiques prop del gen TPPD1, que només tenen aquests arbres i que s’associen a una expressió més alta d’aquest gen a les flors masculines joves, retardant la seva maduració. També s’han trobat microARNs provinents d’aquestes repeticions que podrien regular l’expressió del gen. Aquest sistema genètic es manté des de fa uns 40 milions d’anys.
• A Carya (pacana): El control genètic és molt diferent: una regió d’entre 200 i 445 kb d’extensió (molt més gran), amb uns 20 gens associats al desenvolupament floral, governa el fenomen. Aquí el haplotip dominant també mostra poca recombinació, té una baixa diversitat genètica i acumula molts elements repetitius, un patró similar a l’evolució dels cromosomes sexuals.

Tot i que ambdós sistemes permeten regular la separació temporal dels sexes a la floració i són molt antics, han evolucionat de manera independent. Això demostra que la natura pot arribar a solucions semblants amb mecanismes genètics diferents (evolució convergent).

Conclusions

Els resultats posen en relleu que el control genètic de la floració segons el sexe pot sorgir a partir de la reutilització de vies reguladores preexistents i sota una gran dinàmica evolutiva. Aquesta recerca també aporta pistes sobre com evolucionen els cromosomes sexuals o altres sistemes de “supergens” en plantes.