Los incendios forestales son devastadores, pero también pueden traer nueva vida al limpiar la vegetación existente y permitir que broten nuevas plantas.
por Andy Fell, Universidad de California en Davis
Muchas plantas en áreas propensas a incendios en realidad requieren exposición al fuego para que las semillas germinen. En la última década, los científicos descubrieron una antigua proteína receptora que puede detectar moléculas llamadas karrikins en el humo de material vegetal quemado. La proteína “detector de humo”, llamada KAI2, inicia señales moleculares que aceleran la germinación de las semillas.
Curiosamente, las proteínas KAI2 también aparecen en una amplia variedad de especies de plantas que no viven en zonas de fuego. Ahora, un equipo de investigadores dirigido por el profesor Nitzan Shabek y Angelica Guercio, estudiante de posgrado de Shabek en el Departamento de Biología Vegetal de UC Davis, ha revelado estos receptores en las plantas de guisantes , lo que demuestra que también desempeñan un papel en la detección de hormonas de crecimiento en las plantas. El trabajo se publica el 11 de febrero en Communications Biology .
Los investigadores observaron los guisantes porque pertenecen a las leguminosas, una de las familias más grandes de plantas con flores, que incluye varias especies de cultivos. Las legumbres tienen la capacidad de “fijar” el nitrógeno del aire, a través de una simbiosis con los microbios.
Descubrieron que el gen KAI2 original se duplicó temprano en la evolución de las leguminosas, produciendo dos genes, KAI2A y KAI2B. Usando una variedad de técnicas avanzadas de genética, bioquímica y cristalografía de proteínas, encontraron que los dos receptores reaccionan a ligandos distintos, con KAI2B que tiene un rango particularmente amplio que incluye una clase emergente de hormonas vegetales llamadas estrigolactonas. Usando biología estructural , también pudieron determinar a resoluciones atómicas un nuevo intermedio catalítico de la enzima KAI2 que reacciona con moléculas de estrigolactona.
“Con nuestros colaboradores, pudimos integrar nuestros hallazgos de las estructuras atómicas de los receptores KAI2 y la inspección de espectrometría de masas con experimentos en plantas para descubrir cómo estos receptores divergieron en la evolución no solo para detectar hormonas, sino también cómo las catalizan exactamente. dijo Shabek.
Las estrigolactonas como hormonas vegetales
Se sabe que las estrigolactonas afectan una amplia variedad de procesos en las plantas, incluido el crecimiento de raíces y brotes, y cómo reaccionan las redes de raíces a los hongos y microbios en el suelo. A través del nuevo trabajo, el equipo pudo obtener una mejor comprensión de la enigmática vía de señalización de karrikin y el propósito de sus receptores en plantas no relacionadas con el fuego. Este campo tiene impactos de gran alcance en los agrosistemas y la producción de alimentos en leguminosas, e implicaciones para toda la cohorte de plantas verdes también, dijo Shabek.
El trabajo es parte de una colaboración en curso con Alexandre de Saint Germaine, Catherine Rameau y François-Didier Boyer de la Université Paris-Saclay, Versailles, Francia, y Caroline Gutjahr, Universidad de Munich, Alemania. Los autores adicionales del artículo son: Salar Torabi David Cornu, Marion Dalmais, Abdelhafid Bendahmane, Christine Le Signor, Jean-Paul Pillot y Philippe Le Bris.
