Bucle de retroalimentación molecular para el crecimiento de las plantas


El crecimiento de las plantas no es un proceso uniforme: las plantas crecen en longitud en el brote y la punta de la raíz en particular, mientras que en otros lugares forman nuevas hojas o flores. 


por Bastian Strauch, Universidad Albert Ludwig


Estos diferentes procesos deben coordinarse entre sí y al mismo tiempo reaccionar a influencias externas como la temperatura y la luz. La hormona vegetal auxina es un integrador importante en este sentido: la molécula funciona como una señal de crecimiento cuya concentración y, por lo tanto, la salida de señalización cambia de acuerdo con las condiciones ambientales de la planta.

Un equipo de investigación dirigido por el Prof. Dr. Jürgen Kleine-Vehn del Clúster de Excelencia CIBSS, Centro de Estudios Integrativos de Señalización Biológica de la Universidad de Freiburg, ha identificado ahora un mecanismo regulador que equilibra las cantidades excesivas de auxina en las células vegetales. Los resultados de los investigadores de Friburgo y la Universidad de Recursos Naturales y Ciencias de la Vida en Viena, Austria, se publicaron como investigación destacada en la revista Development .

Señal de crecimiento

La molécula de auxina da la señal para la división celular y el alargamiento celular en las células vegetales mediante la regulación de la actividad génica en el núcleo. El efecto preciso depende del tejido en particular y de la interacción con otras hormonas y señales. El nivel de concentración de auxina en el núcleo es particularmente importante.

«La concentración de auxina tiene un efecto crucial en el crecimiento de las plantas, pero al mismo tiempo está sujeta a grandes fluctuaciones, ya que está influenciada por muchos factores diferentes», explica Kleine-Vehn. «Por lo tanto, la célula vegetal necesita procesos reguladores para equilibrar algunas de estas fluctuaciones».

El mecanismo recién descubierto es un hallazgo casual

Los investigadores descubrieron tal proceso mientras investigaban la influencia de las llamadas proteínas PILS en la auxina. Estas proteínas de transporte pueden transportar auxina al retículo endoplásmico (ER), una estructura cerrada dentro de la célula, desde donde ya no puede ingresar al núcleo. «La auxina se silencia, por así decirlo», dice Kleine-Vehn.

En una publicación anterior, él y la Dra. Elena Feraru de la Universidad de Recursos Naturales y Ciencias de la Vida de Viena, quien también es la autora principal del presente estudio, ya lograron demostrar que las proteínas PILS influyen en el efecto de la auxina a altas temperaturas: La cantidad de PILS6 se reduce a temperaturas ambiente más altas, lo que permite que entre más auxina en el núcleo y se estimule el crecimiento de las raíces. Eso es importante para la planta, porque las altas temperaturas a menudo significan estrés por sequía, y las raíces más largas alcanzan el agua en regiones más profundas.

«En el presente estudio, en realidad buscábamos mecanismos que cambiaran esta respuesta al calor dependiente de PILS», dice Kleine-Vehn para explicar cómo llegaron a los resultados actuales. Los investigadores estaban utilizando una técnica conocida como detección genética directa para buscar los genes que influyen en la abundancia de proteína PILS6 a temperaturas más altas. Al hacerlo, compararon la cantidad de PILS6 en varios miles de plántulas mutagenizadas.

La auxina influye en la cantidad de PILS6

Uno de los genes identificados, GASP1, influyó en PILS6, pero no parecía ser el parámetro dependiente de la temperatura que los investigadores buscaban en realidad. Sin embargo, lo que los investigadores notaron es que la auxina en sí misma influye en la cantidad de PILS6 disponible. Esto da como resultado un mecanismo regulador : cuando los niveles de auxina son demasiado altos, hay más PILS6, que a su vez transporta más auxina al RE, silenciando así.

A niveles bajos de auxina, la cantidad de PILS6 disminuye y puede ingresar más auxina al núcleo. Eso explica por qué no cada fluctuación en la concentración de auxina cambia el programa de crecimiento de una planta. Este mecanismo recién descubierto podría ser un proceso regulador fundamental para el comportamiento de crecimiento estable de las plantas.


Más información: Elena Feraru et al, Las proteínas PILS proporcionan una retroalimentación homeostática sobre la salida de señalización de auxinas, 

Desarrollo (2022). DOI: 10.1242/desv.200929



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