Pais: Países bajos

Fecha: 06 de Julio del 2020

Los biólogos de plantas descubren el principio simple de las respuestas de las plantas a las hormonaspor WUR, Países bajos

En un nuevo estudio, investigadores de Wageningen University & Research en los Países Bajos y colegas en Japón y España han encontrado un mecanismo simple para controlar el crecimiento de las plantas. La implementación de estos hallazgos puede ayudar a los productores a diseñar nuevos cultivos con, por ejemplo, resistencia contra enfermedades, sequías o inundaciones. Publican su descubrimiento en Nature Plants del 15 de mayo.

El equipo de investigación muestra que la respuesta enormemente compleja a la hormona vegetal auxina se puede reducir a un modelo de interruptor muy simple. Básicamente, la auxina alterna un interruptor genético de 'apagado' a 'encendido', y al mismo tiempo, un segundo factor compite con este interruptor y, por lo tanto, determina cuán sensible es cada célula a la hormona. Por lo tanto, las numerosas formas en que las células vegetales reaccionan a la auxina, ya sea una rama raíz o la formación de una flor, dependen de la combinación de un interruptor de encendido / apagado con una perilla de control de volumen.

Se sabe que la pequeña molécula de auxina controla muchos aspectos del crecimiento y desarrollo de las plantas, y lo hace cambiando la actividad de muchos genes. Las proteínas ARF que se unen al ADN se unen a los genes y los activan o desactivan, y la auxina determina si las proteínas ARF están activas o no. La mayoría de las plantas tienen muchas copias diferentes de las proteínas ARF, derivadas de la duplicación de genes durante la evolución, seguidas de cambios en sus propiedades. Lo que sigue es una red muy compleja de proteínas ARF que pueden desencadenar respuestas únicas a la misma hormona.

El equipo estudió el sistema de respuesta de auxina de la hepática Marchantia polymorpha . Esta planta es una planta terrestre temprana y tiene el sistema de respuesta de auxina más simple posible, como lo describieron los investigadores en un artículo anterior en eLife que condujo a la adjudicación del Premio de Investigación Wageningen a Hirotaka Kato y Sumanth Mutte en 2019. En el nuevo estudio en Nature Plants , el equipo ahora hizo uso de la extrema simplicidad del sistema de respuesta de auxina Marchantia y diseccionó su funcionamiento a través de una combinación de genética y bioquímica de proteínas. El trabajo reveló un diseño muy simple de dos proteínas ARF competidoras para estar en el corazón del sistema de auxina.

Cambio de vista fundamental para auxina

"Creemos que nuestro hallazgo cambiará fundamentalmente la forma en que los investigadores ven el funcionamiento de la importante hormona auxina", dice Dolf Weijers, jefe del Laboratorio de Bioquímica y líder del equipo de investigación. "Al mismo tiempo, este salto en nuestra comprensión de cómo las células responden a la hormona brinda nuevas capacidades sin precedentes para modificar las respuestas hormonales celulares en las plantas de cultivo, donde la propagación, el enraizamiento y muchos otros rasgos que dependen de la respuesta de auxina".

Engañado por la complejidad

Durante décadas, estudios en plantas con flores, incluida la planta modelo Arabidopsis, han llevado a la idea de que las plantas usan una red muy compleja de factores de respuesta para permitir que las diferentes células vegetales respondan de diferentes maneras a la misma hormona. De esta manera, algunas células crecerán, otras se dividirán y otras se diferenciarán. También se cree que permite que la misma hormona desencadene la formación de raíces y flores, dependiendo de en qué parte de la planta se produce la respuesta a la hormona. Ahora, el equipo de investigación describe su descubrimiento de un principio muy simple que subyace a las respuestas complejas a la hormona vegetal auxina. Es probable que el mismo principio simple funcione en otras especies de plantas, que tienen grandes familias de proteínas ARF. Por lo tanto, el presente estudio ayuda a comprender mejor cómo las plantas, incluidos los cultivos, responden a la hormona.

Para su innovador estudio, el biólogo experimental Hirotaka Kato, anteriormente en la Universidad de Wageningen, actualmente en la Universidad de Kobe, colaboró ??con colegas en el Laboratorio de Química y Biofísica de Wageningen, con el Sincrotrón Alba en Barcelona y en la Universidad de Kioto. El estudio fue financiado en parte por una subvención NWO VICI otorgada a Dolf Weijers en 2015.

Traducido del inglés.

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