Investigadores descubren que la adaptación de las plantas a nitrato depende de tejidos específicos en la raíz

miércoles 2 de marzo 2022

  • Un estudio espacio-temporal fue clave para determinar la dinámica y localización de la expresión génica frente a tratamientos con nitrato en la raíz de Arabidopsis thaliana.

El nitrato es un nutriente y una señal que regula el crecimiento y el desarrollo de las plantas, entre ellos el desarrollo de la raíz. Sin embargo, los mecanismos moleculares y los genes involucrados en la respuesta a nitrato a nivel celular en raíz han sido poco estudiados.

Investigadores del Centro ANID Instituto Milenio de biología integrativa, iBio, en colaboración con investigadores internacionales publicaron un trabajo en la prestigiosa revista PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America), en la cual describen la respuesta tipo celular a nitrato, los mecanismos regulatorios y su relación con la hormona ácido abscísico (ABA) en el crecimiento de las raíces laterales.

Con la finalidad de identificar la respuesta temprana a nitrato a nivel tipo celular se realizó un análisis transcripcional de los 5 tipos celulares principales de la raíz: epidermis, cortex, endodermis, periciclo y estela a los 12, 20, 60 y 120 min después del tratamiento con nitrato. Utilizando líneas de Arabidopsis que expresan la proteína fluorescente GFP en distintos tipos celulares se realizó la aislación de los tipos celulares mediante clasificación de células activadas por fluorescencia (FACS).

El estudio espacio-temporal permitió identificar que la respuesta génica a nitrato es dinámica y altamente localizada. Sin embargo, los procesos biológicos muestran una regulación ordenada en el tiempo y el espacio. A tiempo tempranos solo la epidermis muestra una respuesta coherente consistente con su posición más externa, para luego propagarse a los tipos celulares más internos de la raíz.

El Dr Rodrigo Gutierrez, subdirector de iBio, destacó el sitio web:  http://virtualplant.bio.puc.cl/cgi-bin/Lab/celltype.cgi, donde los investigadores podrán interrogar los genes de interés y evaluar su respuesta espaciotemporal a nitrato.

Utilizando una aproximación de biología de sistemas se identificó a la endodermis como un tipo celular clave para la respuesta a nitrato y los factores de transcripción ABF2 y ABF3 actuando como reguladores centrales de la expresión génica en la endodermis y el crecimiento de la raíz lateral en respuesta a nitrato.

ABF2 y ABF3 regulan el 59% de los genes de respuesta a nitrato en endodermis” comentó el Dr. Gutiérrez, destacando el resultado de la investigación.  Cabe recordar que, el nitrato es un nutriente esencial para el crecimiento, desarrollo y productividad agrícola. Su estudio es clave para mejorar cultivos agronómicos y el descubrimiento de estos dos reguladores es fundamental para la adaptación a la disponibilidad del nitrógeno.

Otro participante del estudio fue el Dr. Eleodoro Riveras, investigador postdoctoral de iBio, quien enfatiza que el estudio de los cinco tipos celulares de las raíces permite identificar la función de cada tejido y los reguladores claves en la respuesta a nitrato. “Al tener una descripción detallada de la expresión génica a nivel tipo celular de la raíz, permitirá poder intervenir procesos biológicos de interés de manera más dirigida” concluyó el investigador.

Finalmente, el Dr. José M. Álvarez, investigador iBio, comenta que la interacción de nitrato con la vía de señalización de la hormona ABA ha sido poco estudiada y este trabajo muestra que ABF2 y ABF3 actúan como reguladores de ambos estímulos. “Estos factores regulatorios podrían ser claves para descifrar el papel de ABA en la respuesta a nitrato y su impacto en el crecimiento de las raíces laterales”.

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Fuente: iBio