Las raíces de las plantas dependen de la producción local de una hormona clave que controla muchos aspectos del desarrollo y la respuesta a los cambios ambientales, según una nueva investigación de la Universidad Estatal de Carolina del Norte.
El estudio arroja luz sobre la importancia de cuándo y dónde se produce la hormona vegetal auxina y explora la interacción entre la síntesis de la auxina y el transporte que mueve la auxina por toda la planta.
Específicamente, la investigación muestra que la producción local de auxina es necesaria para mantener las plantas sanas. Es decir, las raíces se degenerarán si no se produce auxina en la raíz, o las flores serán estériles si la auxina no se produce en el lugar correcto y correctotiempo en la flor, a pesar del hecho de que la hormona puede transportarse por toda la planta.
"Sabíamos cómo se transportaba la auxina dentro de la planta y cómo las plantas responden a la auxina, pero sorprendentemente no sabíamos hasta hace poco cómo y dónde la planta produce la auxina", dijo Javier Brumos, investigador postdoctoral del estado de Carolina del Nortey primer autor de un artículo que describe la investigación.
Las primeras hipótesis sobre el transporte de auxina postulaban que la hormona se producía en las hojas jóvenes y en las puntas de los brotes y se abría camino hacia la planta en tallos y raíces para promover el desarrollo y el crecimiento de la planta. La investigación posterior reveló la maquinaria molecular que produce la auxina y demostróproducción local de auxina y movimiento entre las células en las raíces y en los brotes.
"Eso llevó a la pregunta de cuán importante es la producción local de auxina en la raíz, es decir, la auxina que se mueve de una célula raíz a otra en lugar de ser transportada desde el brote, es para el desarrollo de la planta", dijo Brumos.
Utilizando una variedad de experimentos elegantes sobre Arabadopsis, o hierba de mostaza, los investigadores del estado de Carolina del Norte mostraron la importancia de la producción local de auxina en las raíces de las plantas.
Primero, los investigadores crearon plantas híbridas injertando brotes sanos productores de auxina en las raíces que no producían auxina para ver si la auxina podía transportarse del brote a la raíz para mantener las raíces sanas. Las raíces se degeneraron cuando no se disponía de auxina producida localmenteLos investigadores también realizaron el experimento opuesto, injertando brotes sin auxina en raíces productoras de auxina. Esas raíces eran viables y saludables.
A continuación, los investigadores colocaron una pasta de auxina en los brotes de plántulas con deficiencia de auxina para ver si la auxina podía transportarse a las raíces para mantener raíces sanas activando las células madre ubicadas en el tejido de la raíz llamado meristemo. Mientras que esta pasta de auxina ayudó a crearalgunas raíces nuevas, esas raíces pronto se degeneraron.
"Resulta que las plantas pueden optar por producir auxina en el lugar donde quieren que se acumule en lugar de traer siempre auxina de otras partes de la planta", dijo Anna Stepanova, profesora asistente en el Departamento de Biología Vegetal y Microbianaen NC State y autor correspondiente del artículo: "La auxina producida localmente es necesaria para mantener vivo el nicho de células madre. Si no hay auxina local en la raíz, la planta pierde su actividad meristemática de raíz y la raíz se degenera".
Los investigadores también bloquearon la capacidad natural de una planta para producir auxina con inhibidores químicos específicos y en su lugar insertaron genes bacterianos que se sabe que producen auxina. Los genes bacterianos podrían activarse para producir auxina en raíces o brotes a voluntad aplicando calor. Nuevamente,las plantas con auxina de raíz tenían raíces viables, mientras que las plantas que dependían del transporte de auxina de los brotes tenían raíces defectuosas.
El documento también examinó más de cerca la producción y el transporte de auxina fuera y dentro de las raíces, mostrando que la auxina aplicada externamente podría salvar meristemos privados de auxina si los sistemas de transporte de auxina en las raíces funcionaban. Pero si el transporte de auxina estaba bloqueado en las células de la raíz, la saludlas raíces se volvieron dependientes de la producción local de auxina: si la hormona no se producía en el lugar correcto en el momento correcto, las raíces se marchitaban y morían.
Los investigadores también examinaron el papel de la auxina local en flores y hojas y nuevamente vieron que los sitios de la biosíntesis de esta hormona son críticos, en este caso, para la fertilidad total y el desarrollo normal de las hojas.
"El mensaje final de este estudio es que la producción y el transporte locales de auxina trabajan juntos para mantener las plantas sanas. A través de esta acción cooperativa, las plantas pueden mantener nichos sólidos de células madre y, por lo tanto, pueden sobrevivir y crecer incluso en condiciones difíciles", dijoJosé Alonso, profesor de biología vegetal y microbiana del estado de Carolina del Norte y experto en auxinas, quien concibió el estudio junto con Brumos y Stepanova.
Los coautores del documento también incluyen a la ex investigadora postdoctoral del estado de Carolina del Norte, Linda M. Robles, la técnica de investigación Jeonga Yun y los ex pasantes de pregrado Thien Vu y Savannah Jackson.
La investigación fue financiada por National Science Foundation otorga MCB0923727, IOS1444561, IOS1650139, MCB1158181, suplemento REU MCB1434905 y DBI1558579.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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