Los animales y las plantas se distinguen por muchas características, una de las cuales es la pared celular. En las plantas, esta estructura actúa como un esqueleto, brindando soporte y estabilidad, y también como músculo, pasando el agua desde el suelo hasta el nivel más altohojas y ramas. La estructura responsable del transporte de agua es la pared celular secundaria, que el profesor NAIST Taku Demura ha estado estudiando porque está constituido por xilema.
"El xilema es un recurso importante para la biomasa de plantas terrestres. Las modificaciones de la diferenciación de las células de xilema son importantes para las estrategias para mejorar los recursos de biomasa vegetal", cree Demura.
La pared celular secundaria está compuesta por tres tipos de polímeros, celulosa, hemicelulosa y lignina. En un nuevo estudio que se puede leer Célula vegetal , el laboratorio de Demura descubrió que estos tres polímeros en mutantes de células de xilema contribuyen a la formación de la pared celular secundaria independientemente uno del otro, desafiando el modelo contemporáneo de crecimiento de las plantas.
La interacción entre la celulosa y la hemicelulosa es crítica para dar a las paredes celulares su fuerza y elasticidad para empujar el agua hacia arriba. La interacción con la lignina agrega la hidrofobicidad que le da una carga eléctrica al empuje. Los estudios a principios de la década de 1980 habían convencido a los científicos de que la formación de lala pared celular secundaria ocurre en eventos consecutivos, comenzando con la síntesis de celulosa en la superficie celular, seguida por la deposición de hemicelulosa que se une a la celulosa, y finalmente la migración y polimerización de la lignina.
Estas interacciones dan como resultado que los tres polímeros tomen un patrón espacial obvio en las células de xilema. Sin embargo, las células de xilema en una mutación de Arabidopsis thaliana , una pequeña planta utilizada comúnmente por los científicos para estudiar el crecimiento de las plantas, realizada por el laboratorio Demura, mostró una síntesis de celulosa interrumpida sin alterar el patrón espacial de la hemicelulosa o la lignina.
"Hicimos una mutación en el gen de la celulosa sintasa CESA7. Esta mutación evitó la formación de celulosa. A pesar de la falta de deposición de celulosa con patrón, vimos deposición de hemicelulosa y lignina", explica el Dr. Misato Ohtani, quien contribuyó a laproyecto.
Un estudio adicional reveló que el patrón sostenido podría atribuirse a los microtúbulos, moléculas que se ven en casi toda la vida, incluidos los humanos, y es responsable del transporte de materiales dentro de las células.
"Pudimos alterar los patrones de hemicelulosa y lignina cuando interrumpimos los microtúbulos con un medicamento. Esto sugiere que durante la formación de la pared celular secundaria, la hemicelulosa y la lignina están reguladas por microtúbulos y no celulosa", continuó Ohtani.
Teniendo en cuenta los esfuerzos cada vez mayores para bioingeniería de plantas que pueden producir recursos con mayor eficiencia o soportar cambios extremos en el clima, Demura señala que dilucidar los mecanismos de cómo se desarrollan las estructuras vegetales fundamentales como la pared celular secundaria ayudará a los científicos a alcanzar estos objetivos.
"Identificar la independencia de la celulosa, la hemicelulosa y el xilano sugiere que podemos modificar uno sin modificar el otro en las plantas", dice.
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Materiales proporcionados por Instituto Nara de Ciencia y Tecnología . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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