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LA PRODUCCIÓN LOCAL DE HORMONAS ES LA RAÍZ DEL PROBLEMA PARA EL DESARROLLO DE LAS PLANTAS

phys.org2018-12-03

Las raíces de las plantas dependen de la producción local de una hormona clave que controla muchos aspectos del desarrollo y la respuesta a los cambios ambientales, según una nueva investigación de la Universidad Estatal de Carolina del Norte.

 Universidad Estatal de Carolina del Norte

El estudio arroja luz sobre la importancia de cuándo y dónde se produce la auxina de la hormona vegetal y explora la interacción entre la síntesis de auxina y el transporte que mueve la auxina a través de la planta.

Específicamente, la investigación muestra que la producción local de auxina es necesaria para mantener las plantas saludables. Es decir, las raíces se degenerarán si la auxina no se produce en la raíz, o las flores serán estériles si la auxina no se produce en el lugar correcto y el momento adecuado en la flor, a pesar del hecho de que la hormona se puede transportar por toda la planta.

“Sabíamos cómo se transportaba la auxina dentro de la planta y cómo responden las plantas a la auxina, pero sorprendentemente, hasta hace poco no sabíamos cómo y dónde se produce la auxina en la planta”, dijo Javier Brumos, investigador postdoctoral del estado de Carolina del Norte. Autor de un artículo que describe la investigación.


Las primeras hipótesis sobre el transporte de auxinas postularon que la hormona se producía en hojas jóvenes y puntas de brotes, y se abrió camino “abajo” hacia los tallos y raíces para promover el desarrollo y crecimiento de la planta. Una investigación posterior reveló la maquinaria molecular que produce la auxina y demostró la producción local de auxinas y el movimiento entre las células tanto en las raíces como en los brotes.

“Eso llevó a la pregunta de cuán importante es la producción local de auxina en la raíz, es decir, la auxina que se mueve de una célula raíz a otra en lugar de ser transportada desde el brote, al desarrollo de la planta”, dijo Brumos.

Usando una variedad de experimentos elegantes en Arabadopsis, o hierba de mostaza, los investigadores del estado de Carolina del Norte demostraron la importancia de la producción local de auxina en las raíces de las plantas .

Primero, los investigadores crearon plantas híbridas injertando brotes sanos que producen auxinas en las raíces que no producían auxina para ver si la auxina se podía transportar de brote a raíz para mantener las raíces sanas. Las raíces degeneraron cuando no había auxina producida localmente. Los investigadores también realizaron el experimento opuesto, injertando brotes de auxina menos en las raíces productoras de auxina. Esas raíces eran viables y sanas.

Luego, los investigadores colocaron una pasta de auxina en los brotes de plántulas deficientes en auxina para ver si la auxina podía transportarse a las raíces para mantener raíces sanas mediante la activación de células madre ubicadas en el tejido de la punta de la raíz llamado meristema. Si bien esta pasta de auxina ayudó a crear algunas raíces nuevas, esas raíces pronto degeneraron.


“Resulta que las plantas pueden optar por hacer auxinas en el lugar donde desean que se acumulen, en lugar de traer siempre auxinas de otras partes de la planta”, dijo Anna Stepanova, profesora asistente en el Departamento de Biología de Plantas y Microbianos de Carolina del Norte. Estado y autor correspondiente del artículo. “La auxina local es necesaria para mantener vivo el nicho de las células madre. Si no hay auxina local en la raíz, la planta pierde su actividad meristemática de raíz y la raíz se degenera”.

Los investigadores también bloquearon la capacidad natural de una planta para producir auxina con inhibidores químicos específicos y en su lugar insertaron genes bacterianos conocidos para producir auxina. Los genes bacterianos podrían activarse para producir auxina en cualquiera de las raíces o brotes a voluntad mediante la aplicación de calor. Nuevamente, las plantas con auxina de raíz tenían raíces viables, mientras que las plantas que dependían del transporte de auxinas de brotes tenían raíces defectuosas.

El documento también examinó más de cerca la producción y el transporte de auxinas fuera y dentro de las raíces, mostrando que la auxina aplicada externamente podría salvar los meristemas sin auxinas si los sistemas de transporte de auxinas en las raíces estuvieran funcionando. Pero si el transporte de auxina se bloqueaba en las células de la raíz , la salud de las raíces dependía de la producción local de auxina: si la hormona no se producía en el lugar correcto en el momento adecuado, las raíces se marchitaban y morían.


Los investigadores también examinaron el papel de la auxina local en flores y hojas y nuevamente vieron que los sitios de biosíntesis de esta hormona son críticos, en este caso, para la fertilidad completa y el desarrollo normal de la hoja.

“El mensaje para llevar a casa de este estudio es que la producción y el transporte de auxinas locales trabajan en conjunto para mantener las plantas saludables. A través de esta acción cooperativa, las plantas pueden mantener nichos de células madre robustos y, por lo tanto, pueden sobrevivir y crecer incluso en condiciones difíciles”, dijo José Alonso. , profesor de biología de plantas y microbios del estado de Carolina del Norte y experto en auxinas, quien concibió el estudio junto con Brumos y Stepanova.

 


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