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Un aminoácido controla el aliento de las plantas

Un aminoácido controla el aliento de las plantas.
Estomas abiertos (izquierda) y cerrados (derecha) que se encuentran en la superficie de las hojas, tallos y otros órganos de las plantas. A través de los estomas, las plantas intercambian oxígeno y dióxido de carbono y también pierden más del 95 por ciento de su agua. Por tanto, una correcta regulación del cierre de los estomas es importante para adaptarse a las condiciones de sequía. Crédito: IBS

Las plantas respiran y «sudan» a través de los estomas, poros microscópicos que se encuentran en las hojas, los tallos y otros órganos de las plantas. 


por el Instituto de Ciencias Básicas


A través de los estomas, las plantas absorben dióxido de carbono para la fotosíntesis y exhalan los productos de este proceso, oxígeno y vapor de agua. El líder del grupo, el Dr. June M. KWAK y sus colegas del Centro de Investigación del Envejecimiento de las Plantas, dentro del Instituto de Ciencias Básicas (IBS), identificaron un nuevo canal de calcio y descubrieron cómo regula el cierre de los estomas. Publicado en Cell Reports , este descubrimiento ayuda a aclarar cómo las plantas mantienen y ajustan un nivel de calcio intracelular adecuado para su crecimiento y respiración.

La deficiencia de calcio en los seres humanos puede provocar debilidad del cabello, uñas, osteoporosis y otros síntomas graves, y el calcio también es esencial para las plantas . Por ejemplo, la pudrición del final de la flor es un trastorno que se encuentra en los tomates, las sandías, el ají, etc. causado por la insuficiencia de calcio en el suelo. En las plantas, el calcio contribuye a varias funciones, incluido el crecimiento, la diferenciación y los ritmos diarios.

Los científicos del IBS se centraron en el papel del calcio en la apertura y cierre de los estomas. Descubrieron que la concentración de calcio dentro de las células protectoras , que rodean los poros de los estomas, está influenciada por proteínas llamadas homólogos del receptor de glutamato (GLR), en particular GLR3.1 y GLR3.5. Los GLR recibieron sus nombres porque son estructuralmente similares a los receptores de glutamato animales, que son activados por el neurotransmisor glutamato y juegan un papel en el aprendizaje y la memoria. El equipo descubrió que GLR3.1 y GLR3.5 forman canales de calcio en la membrana plasmática de las células de guarda.

Los investigadores del IBS produjeron plantas de Arabidopsis thaliana que carecen de las proteínas GLR3.1 y GLR3.5 y encontraron que cuando se cultivan en un medio con una concentración de calcio un 95% más baja que la del suelo normal, estas plantas tienen inflorescencias amarillas moribundas, similares a la pudrición del extremo de la flor. trastorno. «Estas puntas de inflorescencia tienen células que crecen y se dividen rápidamente, por lo que necesitan mucho calcio. Sin embargo, las células vegetales son bastante egoístas con el calcio y no lo comparten con otras células si no tienen suficiente», explica. Kwak.

Un aminoácido controla el aliento de las plantas.
(izquierda) Aequorin muestra el nivel de calcio intracelular en las plantas. Las plantas que carecen de GLR3.1 / GLR3.5 a la derecha del plato tienen menos calcio que las plantas normales del medio. (derecha) Las plantas mutantes deficientes en GLR3.1 / GLR3.5 tienen flores moribundas (amarillas), que se asemeja al trastorno de la pudrición del extremo de la flor. Crédito: IBS

Usando aequorin, una proteína que detecta el calcio y emite luz de diferente color dependiendo de la concentración de calcio, los científicos del IBS encontraron que las plantas mutantes deficientes en GLR3.1 / GLR3.5 tienen concentraciones un 25% más bajas de calcio intracelular. Luego, utilizaron técnicas electrofisiológicas para verificar que los canales GLR3.1 / GLR3.5 son activados por el aminoácido L-metionina.

Los resultados de una serie de experimentos adicionales aclararon que la L-metionina abre los canales de calcio GLR 3.1 / 3.5 y permite que los iones de calcio ingresen a la célula. La elevación del calcio intracelular, a su vez, activa otros canales de membrana, como los canales de calcio activados por especies reactivas de oxígeno (ROS) , lo que lleva al cierre de los estomas.

«En el futuro, nos gustaría comprender la fuente de L-metionina, qué tipo de células la proporcionan a las células de guarda y en respuesta a qué tipo de estímulos», explica Kwak.

Un aminoácido controla el aliento de las plantas.
El cierre estomático involucra a la hormona vegetal ácido abscísico, calcio intracelular y especies reactivas de oxígeno (ROS). 
Los científicos del IBS descubrieron cómo los canales de calcio activados por L-metionina GLR3.1 / 3.5 (verde) contribuyen a este mecanismo. 
Crédito: IBS


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