Agricultura Botánica y Genética Estados Unidos

Científicos identifican proteínas que controlan el crecimiento y la forma de las hojas


En otoño, no solo son los colores los que llaman la atención, sino también los diferentes tamaños y formas de las hojas. Pero, ¿qué hace que las hojas de diferentes plantas difieran tanto en sus formas? Los científicos del Instituto Max Planck para la Investigación de Fitomejoramiento en Colonia ahora han descubierto cómo una proteína llamada LMI1 puede controlar el crecimiento y la forma de las hojas.


Sociedad Max Planck

Francesco Vuolo y sus colegas del laboratorio del Director de Max Planck, Miltos Tsiantis, están investigando los mecanismos que subyacen a la deslumbrante variación en las formas de las hojas que uno puede ver en la naturaleza. Recientemente, han concentrado sus esfuerzos en investigar partes poco comprendidas de las hojas llamadas estípulas. Estos crecimientos se forman en la base de una hoja durante el desarrollo y varían mucho en tamaño y función en diferentes especies de plantas. En la planta modelo Arabidopsis, las estípulas maduras siguen siendo pequeñas, aunque constituyen una parte sustancial de la hoja joven. En otras plantas, como el guisante de jardín, las estípulas forman una gran parte de la hoja.

Usando una combinación de genética, microscopía y modelos matemáticos, pudieron demostrar que LMI1 mantiene las estipulaciones pequeñas. Si la proteína se produce en una célula durante el desarrollo de la hoja , simplemente continúa creciendo en lugar de dividirse. Esta forma de maduración celular evita que la célula se desarrolle en otros tipos de células y limita el conjunto de células disponibles para un mayor crecimiento del tejido. Esto, a su vez, reduce el tamaño del órgano final a pesar del aumento temprano en el crecimiento celular. «La hoja sigue siendo más pequeña a pesar de las células más grandes», explica Vuolo.

Hojas de guisante con zarcillos

Los científicos identifican proteínas que controlan el crecimiento y la forma de las hojas.
Imagen de microscopía electrónica de barrido de una hoja joven de una variante natural (izquierda) y mutante (derecha) de bittercress peludo. Crédito: Peter Huijser

LMI1 también desempeña un papel decisivo en la regulación de la morfología de las hojas en otras plantas. El equipo de investigación descubrió que la LMI1 no se produce en la gran estípula con forma de hoja de las plantas de guisantes, sino en la parte superior de la hoja de guisante, donde se forman los órganos trepadores similares a hilos llamados zarcillos. «Las células en los zarcillos también crecen y se dividen menos», dijo Vuolo. El patrón de producción de LMI1 en la hoja de guisante es, por lo tanto, probablemente el responsable de su forma característica, con zarcillos en forma de hilo en la punta de la hoja y grandes estípulas en la base.

Estos importantes hallazgos arrojan nueva luz sobre el origen del desarrollo de las estipulaciones, lo que sugiere que en realidad son hojas crípticas que se mantienen en un estado reprimido por LMI1. Tales problemas de cómo diferentes partes de la planta como estípulas, hojas y zarcillos se relacionan entre sí ya ocupaban al científico natural británico Charles Darwin, quien escribió sobre ellos en 1865. Este estudio, por lo tanto, resuelve tanto las preguntas de larga data sobre la morfología de las plantas como las nuevas. Formas de investigar el papel del crecimiento en la evolución de la forma de la hoja.. «Un día, podrían contribuir a la cría de nuevas variedades de plantas para la agricultura con hojas modificadas u otros órganos. Por ejemplo, ahora estamos investigando el papel de la proteína LMI1 en el crecimiento de la fruta del tomate como un rasgo agrícola importante», dijo Tsiantis. , Director en el Instituto Max Planck para la Investigación de Fitomejoramiento.

Más información: La proteína homeodominio LMI1 regula las proporciones de los órganos mediante la modulación espacial de la duplicación de Endor. Genes y Desarrollo ; 26 de octubre de 2018. dx.doi.org/10.1101/gad.318212.118 

Referencia del diario: Genes y Desarrollo.  

Proporcionado por: Max Planck Society

Información de: phys.org


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