Agricultura Botánica y Genética Europa

Cómo engordan los árboles y los nabos


Dos equipos de investigación internacionales han identificado redes reguladoras clave que controlan cómo las plantas crecen “hacia afuera”, lo que podría ayudarnos a cultivar árboles para que sean más eficientes en el consumo de carbono y aumente el rendimiento de los cultivos de hortalizas.


Universidad de Cambridge

A medida que estiramos nuestros cuellos para mirar con asombro la altura de los árboles más altos del mundo, es fácil olvidar que lo que permite a estos rascacielos vivos mantenerse en pie durante cientos e incluso miles de años no es un crecimiento ascendente, sino un crecimiento hacia afuera, lo que hace que los tallos y troncos mas gordos. El crecimiento radial proporciona apoyo físico a las plantas , produce elementos cotidianos como la madera y el corcho, y desempeña un papel importante en la conversión del carbono atmosférico en biomasa vegetal.

El crecimiento radial también produce tejidos vasculares especializados que transportan agua y nutrientes alrededor de las plantas y es visible como patrones concéntricos conocidos como anillos de crecimiento anuales en las secciones transversales del tronco del árbol. En muchos casos, las plantas y los árboles continúan creciendo hacia afuera durante toda su vida. El crecimiento radial también es responsable de producir nuestras hortalizas de raíz y tubérculos como nabos, zanahorias, remolacha azucarera y papas. Sin embargo, los mecanismos detrás de cómo las plantas engrosan sus tallos y raíces al crecer radialmente son virtualmente desconocidos.

Los científicos de plantas de la Universidad de Helsinki y la Universidad de Cambridge han descubierto de forma independiente dos redes reguladoras que dirigen este importante crecimiento radial en las plantas. Sus descubrimientos, publicados hoy en dos artículos separados en Nature , proporcionan la comprensión más completa hasta la fecha de cómo las plantas crecen radialmente. También significa que los libros de texto de botánica de todo el mundo deberán actualizar sus descripciones de cómo los dos tipos de tejidos vasculares en las plantas, el xilema (mejor conocido como madera) que transporta el agua y el floema que transporta los nutrientes, se forman, se diferencian y crecen.

Cómo engordan los árboles y los nabos
La proteína PEAR 1 (amarilla) sale del archivo de células del floema (rojo). Crédito: Pawel Roszak

Entendiendo cómo las plantas controlan y dirigen el crecimiento radial.

El equipo del Dr. Ari Pekka Mähönen, del Instituto de Biotecnología (una unidad de HiLIFE) y la Facultad de Ciencias Biológicas y Ambientales de la Universidad de Helsinki, ha utilizado Thale cress ( Arabidopsis thaliana ) como planta modelo para estudiar cómo se desarrolla el patrón celular durante el crecimiento radial. terminó un debate de casi 150 años sobre la ubicación y la esencia de las células madre responsables del crecimiento radial. Su equipo demostró que las células madre del cambium (la capa de tejido que da lugar al tejido vascular en la etapa secundaria) están ubicadas cerca del xilema joven. Además, demostró que el xilema joven actúa como organizador de la actividad de las células madre.

Usando la misma planta modelo, el equipo de la profesora Ykä Helariutta en la Universidad de Cambridge del Laboratorio Sainsbury (SLCU) se centró en la etapa temprana (primaria) del desarrollo vascular. Mostraron que, en contraste con la etapa tardía, durante esta etapa temprana, las células jóvenes del floema (protofloema) inician y organizan la etapa primaria (procambial) del crecimiento radial. También describieron una red reguladora de genes subyacentes y una función integradora para un grupo recientemente identificado de factores de transcripción móviles.

Juntos, sus hallazgos revelan algunos de los mecanismos reguladores que permiten que las plantas continúen creciendo radialmente de manera altamente organizada, dando como resultado los patrones concéntricos que se ven en las secciones transversales de los tallos y las raíces. La clave es el posicionamiento de las células y una compleja red de señalización de realimentación.JugarJugarBuscar00:00Hora actual04:19Activar silencioVolumenAlternar pantalla completaLos científicos de la Universidad de Helsinki y la Universidad de Cambridge explican cómo están descubriendo los secretos del crecimiento radial en las plantas y por qué esto es importante. Crédito: Universidad de Helsinki y Universidad de Cambridge.

El equipo del Dr. Mähönen combinó el trazado del linaje de las células individuales y la genética molecular para mostrar las células del xilema en etapa temprana, que aún no se habían diferenciado, asumen el papel de organizador y dirigen a las células vasculares adyacentes para que se dividan y funcionen como células madre: “Demostramos que esto es secundario. El desarrollo es un proceso estrechamente controlado y revela una naturaleza dinámica del organizador. La diferenciación del organizador en un vaso de xilema conduce a la formación de un nuevo organizador en la célula troncal cambial adyacente, lo que garantiza el mantenimiento del cambium vascular. También identificamos una Mecanismo molecular que define al organizador de células madre “.

¿Cuál es la naturaleza de las señales intercelulares que regulan la actividad del meristema vascular?

El crecimiento radial por cambium vascular representa la etapa secundaria tardía del desarrollo de la planta, particularmente evidente en las especies de árboles. El crecimiento radial se prepara en las plántulas tempranas durante la llamada etapa procambial, que se observa en todas las especies de plantas.

“Los tejidos del floema en etapa muy temprana (protofloema) están ayudando a guiar el comportamiento de las células y a establecer patrones de potencial de desarrollo que tienen un impacto en el crecimiento radial futuro”, dice el profesor Helariutta. “Esto se establece a través de un grupo de factores de transcripción móvil que se mueven desde el elemento de tamiz protofloem (PSE) a las células vecinas , para promover la división celular y desarrollar su propia identidad. La actividad de estos factores de transcripción móvil está regulada por un conjunto de señales de diversos tipos químicos, como hormonas vegetales, otros factores de transcripción y especies de microARN móviles “.

Los equipos del Dr. Mähönen y el profesor Helariutta continúan descifrando cómo otros factores cambiales regulan la red de señalización que define al organizador de células madre y cómo el crecimiento radial en una etapa temprana influye en el crecimiento radial secundario, respectivamente. Esta comprensión podría ayudar a la futura reproducción de cultivos agrícolas y árboles para obtener mayores rendimientos económicos y maximizar el secuestro de carbono en la atmósfera mediante el aumento de la biomasa forestal.

Más información: Shunsuke Miyashima et al., Los factores de transcripción de PEAR móvil integran señales posicionales para el crecimiento de Cambial principal, Nature (2019). DOI: 10.1038 / s41586-018-0839-y 

Referencia del diario: Naturaleza  

Proporcionado por: Universidad de Cambridge

Información de: phys.org


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