Analysis of the genetic network regulating the number of flowers in the secondary inflorescence of legumes

[ES] En las leguminosas, la inflorescencia presenta una arquitectura de racimo compuesto en la que la inflorescencia primaria (I1) origina inflorescencias secundarias (I2), responsables de producir las flores que darán lugar a vainas y semillas. El número de flores por I2 es un carácter de gran rele...

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Detalhes bibliográficos
Autor: Pozo-Muñoz, María Francisca
Tipo de documento: tese
Data de publicação:2026
País:España
Recursos:Universitat Politècnica de València (UPV)
Repositório:RiuNet. Repositorio Institucional de la Universitat Politécnica de Valéncia
Idioma:inglês
OAI Identifier:oai:dnet:riunet______::e9fd461f763d5cc8aa524b3da2558367
Acesso em linha:https://riunet.upv.es/handle/10251/236076
Access Level:Acceso aberto
Palavra-chave:Inflorescence architecture
Compound raceme
Secondary inflorescence (I2)
Meristem identity
Meristem activity
Floral meristem
Axillary meristem
RAX genes
R2R3-MYB transcription factors
Pea (Pisum sativum)
Chickpea (Cicer arietinum)
Soybean (Glycine max)
SFL / CaRAX1/2a
PsRAX1/2a
PsRAX1/2b
PsRAX1/2c
Dt2 / GmFULc2
VEG1 / PsFULc
Flower number per I2
Multipod phenotype
Polygenic trait
Genotype-environment interactions
Environmental plasticity
QTL
Fn
Fna
Neptune
Asmer
Avon
NGB5839
Cameor
02.- Poner fin al hambre, conseguir la seguridad alimentaria y una mejor nutrición, y promover la agricultura sostenible
13.- Tomar medidas urgentes para combatir el cambio climático y sus efectos
Descrição
Resumo:[ES] En las leguminosas, la inflorescencia presenta una arquitectura de racimo compuesto en la que la inflorescencia primaria (I1) origina inflorescencias secundarias (I2), responsables de producir las flores que darán lugar a vainas y semillas. El número de flores por I2 es un carácter de gran relevancia agronómica, ya que determina la capacidad reproductiva y, por tanto, el rendimiento del cultivo. Sin embargo, los mecanismos genéticos que controlan este rasgo siguen siendo poco conocidos. El gen SFL/CaRAX1/2a de garbanzo (Cicer arietinum) fue el primero identificado como regulador del número de flores por I2 y se corresponde con los genes RAX1 y RAX2 de Arabidopsis, que codifican factores de transcripción de la familia R2R3-MYB implicados en la activación de meristemos axilares y florales. En este trabajo demostramos que el gen PsRAX1/2a de guisante (Pisum sativum) conserva la función de SFL/CaRAX1/2a, actuando como represor de la actividad del meristemo I2. Esto evidencia una conservación funcional entre leguminosas, junto con una diversificación evolutiva respecto a especies con inflorescencias simples, como Arabidopsis. Asimismo, el gen homólogo PsRAX1/2b también limita la actividad del meristemo I2. Las plantas mutantes psraxb-1 presentan un aumento en el número de flores por I2 acompañado de una flor terminal anómala y un fenotipo pleiotrópico que afecta a la regulación de la inflorescencia y la ramificación. Nuestros resultados sugieren que PsRAX1/2b participa en la formación de límites entre el meristemo I2 y los meristemos I1 y floral; su pérdida compromete la identidad del I2 y conduce a la aparición de flores terminales anómalas y estructuras vegetativas. Aunque los tres homólogos de guisante (PsRAX1/2a, PsRAX1/2b y PsRAX1/2c) se expresan en yemas axilares, solo existe mutante para PsRAX1/2b, que muestra ausencia total de ramificación, indicando un papel adicional en la activación de meristemos axilares, posiblemente redundante con sus homólogos, como ocurre en Arabidopsis. El análisis de genotipos multipod reveló que el número de flores por I2 está regulado por al menos cuatro genes: PsRAX1/2a (cromosoma 7), PsRAX1/2b (cromosoma 5), Fn (cromosoma 6) y Fna, junto con Neptune (cromosoma 4). También mostró que este carácter es altamente sensible a factores ambientales. Temperaturas bajas (18°C) y fotoperiodos de día corto prolongan la actividad del meristemo I2 y favorecen la formación de más flores, tanto en líneas multipod como en genotipos de 1-2 flores, aunque con respuestas dependientes del genotipo. Esto indica la existencia de rutas genéticas distintas y resalta la importancia de la plasticidad ambiental en el desarrollo de la inflorescencia. Esta influencia ambiental también se observó en el silenciamiento por VIGS de PsRAX1/2a, donde el fenotipo de doble flor mostró mayor expresividad bajo día corto y 21°C. Finalmente, el análisis comparativo en soja resolvió la controversia sobre su arquitectura inflorescente, demostrando que presenta un racimo compuesto y que la red genética que define la identidad de los meristemos (I1, I2 y floral) está conservada respecto a guisante y Medicago. En particular, Dt2/GmFULc2 desempeña un papel equivalente al de VEG1/PsFULc en la especificación del meristemo I2. En conjunto, estos resultados muestran que la regulación de la actividad del meristemo I2 en leguminosas depende de un sistema poligénico con adaptaciones específicas que generan divergencia funcional y una marcada respuesta al ambiente. Esta visión integradora proporciona un marco conceptual para comprender la regulación del número de flores por I2 y sienta las bases para estrategias de mejora orientadas a optimizar el rendimiento en cultivos de leguminosas.

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