Al igual que los humanos y otros animales, las plantas tienen hormonas. Una de las funciones de las hormonas vegetales es percibir problemas, ya sea un ataque de insectos, sequía o calor o frío intenso, y luego indicar al resto de la planta que responda.
Un equipo multicéntrico dirigido por investigadores actuales y anteriores del Instituto Salk informa nuevos detalles sobre cómo las plantas responden a una hormona llamada ácido jasmónico o jasmonato. Los hallazgos, que se publicaron en Plantas naturales el 13 de marzo de 2020, revela una red de comunicación compleja. Este conocimiento podría ayudar a los investigadores, como los miembros de la Iniciativa de plantas de aprovechamiento de Salk, a desarrollar cultivos que sean más resistentes y más capaces de resistir los ataques, especialmente en una era de cambio climático rápido.
"Esta investigación nos da una imagen muy detallada de cómo esta hormona, el ácido jasmónico, actúa en muchos niveles diferentes", dice el profesor Joseph Ecker, co-autor corresponsal e investigador del Instituto Médico Howard Hughes. "Nos permite entender cómo el medio ambientese procesa la información y la información sobre el desarrollo, y cómo garantiza un crecimiento y desarrollo adecuados "
La planta utilizada en el estudio fue Arabidopsis thaliana , una pequeña planta con flores en la familia de la mostaza. Debido a que su genoma ha sido bien caracterizado, esta planta es un sistema modelo popular. Los científicos pueden tomar lo que aprenden A. thaliana y aplicarlo a otras plantas, incluidas las que se cultivan para la alimentación. El ácido jasmónico se encuentra no solo en A. thaliana pero en todo el reino vegetal.
"El ácido jasmónico es particularmente importante para la respuesta de defensa de una planta contra hongos e insectos", dice el coautor principal Mark Zander, investigador del personal en el laboratorio de Ecker. "Queríamos entender con precisión lo que sucede después de que la planta percibe el ácido jasmónico"¿Qué genes se activan y desactivan, qué proteínas se producen y qué factores controlan estos procesos celulares bien orquestados? "
Los investigadores comenzaron con semillas de plantas cultivadas en placas de Petri. Mantuvieron las semillas en la oscuridad durante tres días para imitar los primeros días de vida de una semilla, cuando todavía está bajo tierra. "Sabemos que esta etapa de crecimiento es muy importante,"dice el coautor y coautor correspondiente Mathew Lewsey, profesor asociado de la Universidad de La Trobe en Melbourne, Australia, que trabajó anteriormente en el laboratorio de Ecker. Los primeros días en el suelo son un momento difícil para las plántulas, ya que se enfrentanataques de insectos y hongos. "Si sus semillas no germinan y emergen exitosamente del suelo, entonces no tendrá cultivos", agrega Lewsey.
Después de tres días, las plantas fueron expuestas al ácido jasmónico. Luego, los investigadores extrajeron el ADN y las proteínas de las células de la planta y emplearon anticuerpos específicos contra sus proteínas de interés para capturar la ubicación genómica exacta de estos reguladores. Mediante el uso de varios enfoques computacionales, el equipo pudo identificar genes que son importantes para la respuesta de la planta al ácido jasmónico y, además, para la comunicación cruzada celular con otras vías hormonales de la planta.
Dos genes que alcanzaron la cima en su grado de importancia en todo el sistema fueron MYC2 y MYC3. Estos genes codifican proteínas que son factores de transcripción, lo que significa que regulan la actividad de muchos otros genes, o miles de otros genesen este caso.
"En el pasado, los genes MYC y otros factores de transcripción se han estudiado de manera muy lineal", explica Lewsey. "Los científicos observan cómo se conecta un gen con el siguiente gen, y el siguiente, y así sucesivamente.Este método es inherentemente lento porque hay muchos genes y muchas conexiones. Lo que hemos hecho aquí es crear un marco mediante el cual podamos analizar muchos genes a la vez ".
"Al descifrar todas estas redes y subredes de genes, nos ayuda a comprender la arquitectura de todo el sistema", dice Zander. "Ahora tenemos esta imagen muy completa de qué genes se activan y desactivan durante la respuesta de defensa de una plantaCon la disponibilidad de la edición de genes CRISPR, este tipo de detalles pueden ser útiles para la mejora de cultivos que son capaces de resistir mejor los ataques de las plagas ".
Otro aspecto notable de este trabajo es que todos los datos de la investigación se han puesto a disposición en el sitio web de Salk. Los investigadores pueden usar el sitio para buscar más información sobre los genes que estudian y encontrar formas de apuntarlos.
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Materiales proporcionado por Instituto Salk . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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