Agricultura Botánica y Genética Estados Unidos

La investigación descubre un proceso difícil de alcanzar esencial para el cultivo de plantas


A pesar de lo esenciales que son las plantas para la vida en la Tierra, poco se sabe acerca de cómo las partes de las células de las plantas organizan el crecimiento y el enverdecimiento. Al crear plantas mutantes, los investigadores de UC Riverside han descubierto una vía de comunicación celular buscada por los científicos durante décadas.


por la Universidad de California – Riverside


Tanto las plantas como los humanos tienen proteínas especializadas sensibles a la luz. En los humanos, estas proteínas residen en la retina, lo que nos permite ver. En las plantas, se llaman fitocromos y se encuentran principalmente en el núcleo, que sirve como control maestro para las actividades de la célula.

El proceso de la fotosíntesis, que convierte el dióxido de carbono en azúcar y estimula el crecimiento de las plantas, comienza cuando la luz incide en los fitocromos del núcleo. Luego, el núcleo debe enviar un comando a un sub-órgano llamado plastidio para que se transforme en un cloroplasto, que fabrica el pigmento verde clorofila.

«El núcleo es como el gobierno federal de la célula, mientras que un sub-órgano llamado plastid funciona más como el estado», dijo Meng Chen, de UCR, profesor asociado de biología celular cuyo laboratorio es uno de los pocos en el mundo centrado en el fitocromo. comunicaciones «Hasta ahora, no sabíamos cómo el núcleo enviaba la orden de ‘volverse verde’ a los plástidos, diciéndoles que activen sus genes de fotosíntesis «.

La forma en que el equipo de Chen llegó a la respuesta se detalla en dos nuevos artículos publicados hoy en la revista Nature Communications .

Históricamente, parte del desafío ha sido identificar cuál de los 25,000 genes nucleares es responsable de regular el proceso de ecologización de la célula. Para encontrar a los reguladores, Chen y su equipo razonaron que los mismos genes deben controlar no solo el enverdecimiento de las plantas, sino también otros procesos, como la altura.

«El regulador que buscábamos controlaría ambas cualidades, altura y color», dijo Chen.

Tomaron una pequeña planta con flores y crearon químicamente versiones de ella que no podían fabricar cloroplastos, incluso cuando estaban expuestos a la luz. A continuación, buscaron mutantes que son albinos y altos. Por suerte, el equipo de Chen descubrió que habían creado algunos mutantes con ambas cualidades.

La comparación del ADN de plantas silvestres con el ADN de plantas mutadas permitió al equipo identificar dos genes responsables de regular el enverdecimiento.

«Las plantas sin ninguno de estos genes no responden a la luz, se convierten en plántulas altas y albinas», dijo el coautor del estudio Chan Yul Yoo, un biólogo molecular de la UCR y primer autor de ambos artículos.

Comprender el control maestro del desarrollo del cloroplasto podría tener profundas implicaciones para las nuevas tecnologías para mejorar los rendimientos de los cultivos y ayudar a las plantas a enfrentar el cambio climático. Pero los beneficios de este descubrimiento no se limitan a las plantas. El laboratorio de Chen está financiado por los Institutos Nacionales de la Salud debido a las implicaciones de este trabajo en la investigación del cáncer .

Las mitocondrias, los generadores de energía de las células vegetales y animales, desempeñan un papel en el cáncer porque participan en la muerte celular programada. Las comunicaciones entre el núcleo de una célula y la mitocondria son análogas a las comunicaciones entre el núcleo de una célula vegetal y los cloroplastos.

«Descubrir la vía de comunicación del núcleo- cloroplasto en las plantas podría proporcionar nuevos conocimientos sobre la expresión génica en células humanas y su regulación errónea en los cánceres», dijo Chen.


Más información: Nature Communications (2019). DOI: 10.1038 / s41467-019-10518-0Información de la revista: Nature CommunicationsProporcionado por la Universidad de California – Riverside


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