Agricultura Botánica y Genética Estados Unidos

Investigadores descubren lo que hace que las plantas se ‘coagulen’


Canales plasmodésicos en una hoja de la planta de Arabidopsis , un miembro de la familia de la col. Las imágenes de fluorescencia muestran depósitos de callosa, que cierran el canal cuando se cortan.


Universidad de Delaware


Investigadores de la Universidad de Delaware han identificado dos nuevos jugadores moleculares necesarios para regular los plasmodesomas: canales de comunicación en las plantas que unen las células individuales con las células vecinas para la distribución e intercambio de nutrientes, minerales y señales celulares, tanto en condiciones de estrés biótico como abiótico Lo que se considera uno de los misterios de la biología vegetal y una estructura fundamental esencial para la supervivencia de las plantas y la formación del cuerpo.

«Las plantas no tienen células que se mueven libremente como lo hacen los humanos porque las células de las plantas están unidas», dijo Weier Cui, investigador postdoctoral en la Facultad de Agricultura, y tienen que tener una forma diferente de comunicarse. El Departamento de Ciencias de la Tierra y del Suelo de Recursos Naturales que utilizó el estudio para su Ph.D. tesis.

La investigación, publicada recientemente en la revista Nature Plants , fue realizada por Cui y Jung-Youn Lee, profesor de ciencias de las plantas y del suelo y ciencias biológicas. El trabajo fue financiado por la National Science Foundation (NSF) y los Institutos Nacionales de la Salud (NIH).

El documento es el resultado de tres años de investigación y Lee dijo que sin el nivel de compromiso, trabajo duro y perseverancia de Cui, nunca hubieran podido obtener sus resultados. Lee también dijo que es muy raro que un artículo de esta magnitud tenga solo dos autores.

Investigaciones anteriores

Según Lee, no se sabe mucho acerca de los plasmodesmos debido a los desafíos técnicos asociados con su estudio.

«Nuestro laboratorio ha estado estudiando cómo las células vegetales regulan la activación plasmodésica para facilitar o bloquear el movimiento intercelular en respuesta a los desafíos ambientales. Nuestro hallazgo anterior hizo la conexión por primera vez que los plasmodesmas se cierran cuando las plantas son atacadas por patógenos microbianos como un inmuneinnato. respuesta «, dijo Lee. «Es casi como si las plantas estuvieran protegiendo los pasajes intercelulares limitando el suministro o la distribución de alimentos, lo que disuadiría a las bacterias patógenas invasoras, por ejemplo, a proliferar».

Esta última investigación muestra que, además de cerrar las vías debido a la respuesta inmune, las vías también se cierran en respuesta a las heridas mecánicas.

Callose

Cui identificó dos genes que codifican enzimas que catalizan la producción de polímeros de la pared celular llamados callosa, que no es un componente estructural de la pared celular de la planta y funciona como materiales de pared de transición formados en los sitios de división celular o herida. sitios

«Nuestro trabajo es encontrar moléculas que puedan ser los guardianes de las puertas de los canales, a veces restringirlas y otras abrirlas. Callose es una de las restricciones físicas más importantes de los plasmodesmata», dijo Cui.

Lee dijo que se ha encontrado callosa como un tipo de elemento estructural cerca del canal de plasmodesma y «la gente ha visto que algunas veces el nivel sube y otras baja, y cuando es menos, parece que se correlaciona con cuando la permeabilidad de la plasmodesma tiene Aumentó. Hubo fuertes correlaciones «.

En otras palabras, cuando las señales o los nutrientes deben moverse extensamente entre las células, los niveles de callosa disminuyen y permiten que las células de la planta mejoren la comunicación entre sí y cuando el movimiento molecular necesita ser bloqueado, los niveles de callosa aumentan y bloquean el movimiento molecular a través de plasmodesmas.

Lee explicó además que debido a que la callosa es un biopolímero (polímeros producidos por un organismo vivo) tiene que ser sintetizado por enzimas. «También se ha sabido que la propia callosa se sintetiza a través de las enzimas de la callosa sintasa, y hay familias de genes conocidas, pero nadie sabía qué miembro de la callosa sintasa está específicamente dedicado a producir la callosa en los plasmodesmas».

Esta investigación muestra que dos enzimas están dedicadas a alterar los niveles de callosa en los plasmodesmata, una que funciona especialmente cuando la planta ha sido infectada por un patógeno y otra que funciona específicamente en situaciones en las que las plantas sufren estrés por un mecanismo abiótico.

«Si hierves las hojas de la planta, depositan una gran cantidad de callosa en el sitio de la herida, que está controlada por uno de los miembros conocidos de la callosa sintasa. Cuando los tejidos de la planta están dañados, la planta tiene que coagular los sitios de la herida, esa es la herida. Al mismo tiempo, también depositan una cantidad finita de callosa alrededor de los canales entre las células intactas cercanas a las células muertas dañadas. Aquí, diferentes miembros de la enzima, que hemos identificado recientemente, parece funcionar para cerrar canales porque se aíslan las células sanas quizás sean necesarias para protegerlas «, dijo Cui.

Próximos pasos

Ahora que se han identificado los «jugadores moleculares» críticos para el cambio de la permeabilidad de los plasmodesmas, los investigadores pueden usar la información molecular y genética para encontrar aún más componentes de la vía o mecanismo regulador de los plasmodesmos y podrán vincular la importancia o la importancia funcional de los plasmodesomas. En desarrollo, fisiología y en interacción con su entorno.

«Nuestro hallazgo realmente abre muchas vías en todo el campo», dijo Lee. «La razón por la que los plasmodesmas han sido un misterio para la biología de las plantas es que no sabemos mucho sobre cómo se forman, ni sobre las moléculas o los genes que participan en la formación o regulación. Estos dos genes que identificamos son reguladores novedosos de la «Permeabilidad plasmodésica, que nos permite a nosotros y a otros utilizar como nuevas herramientas moleculares para una mayor exploración


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