Científicos de la Universidad e Investigación de Wageningen y sus colegas japoneses y españoles han encontrado un interruptor de "encendido/apagado" y un "control de volumen" en las plantas que controlan el crecimiento de las mismas. La aplicación de este descubrimiento puede ayudar a los agricultores a diseñar nuevos cultivos que sean, por ejemplo, más resistentes a enfermedades, sequías o inundaciones. Sus hallazgos han sido publicados en Nature Plants.
El equipo de investigadores ha demostrado que la muy compleja respuesta de las plantas a la hormona vegetal auxina se puede reducir a un simple modelo de conmutación. Básicamente, la auxina activa un interruptor de "apagado" a "encendido". Al mismo tiempo, un segundo factor compite con este "interruptor" y determina así la sensibilidad de cada célula a la hormona. Las múltiples formas en que una planta responde a las auxinas, desde la raíz hasta la floración, están determinadas, por así decirlo, por el interruptor de encendido/apagado y el control de volumen.
Se sabe que la pequeña molécula de auxina controla muchos aspectos del crecimiento y desarrollo de las plantas al alterar la actividad de varios genes. Las proteínas ARF de unión al ADN se unen a los genes y los activan o desactivan. Es la auxina la que determina si las proteínas ARF están activas o no. La mayoría de las plantas tienen diferentes proteínas ARF, que se han formado porque se han creado múltiples copias durante la evolución, después de lo cual sus propiedades han cambiado. Todo esto conduce a una red extremadamente compleja de proteínas ARF que pueden provocar diferentes reacciones a una hormona.
El equipo estudió la respuesta a las auxinas en el musgo paraguas Marchantia polimorfa. Esta planta tiene el sistema de auxinas más simple y fue descrita previamente por los investigadores en una publicación en ELIFE, por el que Hirotaka Kato y Sumanth Mutte recibieron el Premio de Investigación de Wageningen en 2019. En esta nueva investigación Nature Plants El equipo aprovecha la simplicidad del sistema de reacción de Marchantia y ha mapeado meticulosamente su funcionamiento utilizando una combinación de genética y bioquímica de proteínas. Esto reveló el sistema simple de dos proteínas ARF en competencia que forma la esencia del sistema de auxinas.
Proteína ARF1 en Marchantia – El interruptor de encendido/apagado está marcado con una proteína fluorescente (foto: Shubhajit Das)
"Creemos que nuestros resultados cambiarán fundamentalmente la forma en que los investigadores analizan el funcionamiento de la importante hormona auxina", afirma Dolf Weijers, director del Laboratorio de Bioquímica y líder del equipo de investigación. “Además, este gran avance en nuestro conocimiento sobre cómo responden las células a la hormona nos brinda oportunidades sin precedentes para influir en la respuesta de los cultivos a la hormona a nivel celular. La multiplicación, el crecimiento de las raíces y muchas otras propiedades de las plantas dependen de la respuesta a las auxinas”.
Durante décadas se creyó que las plantas con flores, incluida la planta modelo thale berro, utilizan un sistema muy complejo de factores de respuesta para hacer que las células respondan de diferentes maneras a la misma hormona. Así, algunas células crecen, otras se dividen y otras se diferencian. También se creía que la misma hormona provoca el desarrollo de las raíces y la floración, dependiendo del lugar de la planta en el que se produzca la reacción.
El equipo de investigación describe ahora cómo descubrieron un principio muy simple que subyace a las complejas respuestas a la hormona vegetal auxina. Es probable que este mismo principio se aplique a otras especies de plantas que poseen grandes familias de proteínas ARF. Las investigaciones actuales nos enseñan cómo las plantas, incluidos los cultivos, responden a la hormona.
El biólogo experimental Hirotaka Kato, anteriormente en la Universidad de Wageningen y ahora en la Universidad de Kobe, colaboró en su innovadora investigación con colegas del Laboratorio de Química y Biofísica de Wageningen, el Sincrotrón Alba de Barcelona y la Universidad de Kioto. La investigación fue financiada en parte con una subvención NWO-VICI otorgada a Dolf Weijers en 2015.
La auxina es una importante hormona vegetal biológica que desempeña un papel crucial en el crecimiento y desarrollo de las plantas. Se convirtió
Las hormonas vegetales desempeñan un papel crucial en el crecimiento, desarrollo y respuesta de las plantas a su entorno. Uno de los mas importantes
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