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lunes, 26 de mayo de 2014

DE RAÍCES HACIA RETOÑOS: DESCIFRADO EL TRANSPORTE HORMONAL EN LOS VEGETALES.

La regulación de los mecanismos de distribución hormonal en las plantas podría dar lugar a cultivos bioenergéticos sostenibles con mayor crecimiento y menores necesidades de fertilizantes.

11 de febrero 2014.
root-synthesized cytokinins
La tinción con azul muestra la distribución de las citoquininas sintetizadas en la raíz. La anulación del gen transportador afecta su translocación a las hojas (derecha).
El crecimiento de las plantas está orquestada por un espectro de señales de hormonas en una planta. Un grupo importante de hormonas vegetales llamadas citoquininas se originan en las raíces de los vegetales., y su viaje a las áreas de crecimiento en el tallo y en las hojas estimula el desarrollo de la planta. Aunque estas fitohormonas se han identificado en el pasado, el mecanismo molecular responsable de su transporte dentro de las plantas fue previamente poco conocido.
Ahora, un nuevo estudio de un equipo de investigación dirigido por el bioquímico Chang-Jun Liu en el Laboratorio Nacional de Brookhaven identificó la proteína esencial para la reubicación de las citoquininas desde las raíces hasta los brotes.
La investigación se publicó en la edición del 11 de febrero de Nature Communications.

Las citoquininas estimulan el crecimiento de brotes y promueven la ramificación, la expansión y altura de la planta. La regulación de estas hormonas también mejora la longevidad de las plantas con flores, la tolerancia a la sequía o a otros problemas ambientales, así como la eficiencia de los fertilizantes a base de nitrógeno.

La manipulación de la distribución de la citoquinina adaptando la acción de la proteína transportadora podría ser una manera de aumentar la producción de biomasa y la tolerancia al estrés de los vegetales cultivados para biocombustibles o la agricultura. "Este estudio puede abrir nuevas vías para la modificación de diversos cultivos importantes, la agricultura, la biotecnología y la horticultura, para aumentar el rendimiento y reducir las necesidades de fertilizantes, por ejemplo, mientras se mejorar la explotación de los recursos bioenergéticos sostenibles", dijo Liu.
Empleando la Arabidopsis, una pequeña planta con flores relacionada con la mostaza y la col, que sirve como un modelo experimental común, los investigadores estudiaron una gran familia de proteínas de transporte llamadas transportadores en cassette (o caja) ligado a ATP (ABC, por su sigla en inglés), que actúan como una especie de inter o intra-bomba celular de sustancias en movimiento dentro o fuera de las células de una planta o de sus orgánulos . Mientras se realiza el análisis de expresión de genes en un conjunto de estos transportadores ABC, el equipo de investigación encontró que un gen - AtABCG14 - es altamente expresado en los tejidos vasculares de la raíz.
Para determinar su función, examinaron las plantas mutantes que albergan un gen afectado AtABCG14 . Ellos encontraron que la anulación de este gen transportador dio lugar a plantas con un crecimiento más débil, a tallos más delgados y raíces primarias más cortas que sus homólogos de tipo silvestre. Estos cambios estructurales en las plantas son síntomas de deficiencia de citoquininas. En esencia, el transporte a larga distancia de las hormonas de crecimiento se deteriora, lo que provoca alteraciones en el desarrollo de raíces y brotes. El transporte perturbado también resultó en pérdidas de la clorofila, la molécula que transforma la luz solar absorbida en energía.
El equipo utilizó radiotrazadores para confirmar el papel de la proteína AtABCG14 en el transporte de citoquininas a través de las plantas. Alimentaron de carbono-14 para marcar a las citoquininas de las raíces de los tipo silvestre y las plántulas mutantes. Mientras que los brotes de las plantas silvestres estaban llenos de las hormonas, sólo había pequeñas cantidades en los brotes de las plantas mutantes, aunque se enriquecieron sus raíces. Esto demuestra una correlación directa entre el transporte de citoquininas y la acción de la proteína AtABCG14.

"La comprensión de las bases moleculares del transporte de citoquininas nos permite apreciar más profundamente cómo las plantas utilizan y distribuyen un conjunto de moléculas de señalización para organizar su actividad de vida y para toda la construcción del cuerpo", dijo Liu.
"Desde el punto de vista de la biotecnología, la manipulación de la actividad de este transportador identificado nos podría permitir la flexibilidad para mejorar la capacidad y la eficiencia de las plantas en la captura y transformación de la energía, y el almacenamiento del carbono reducido, o la capacidad de las plantas para adaptarse a entornos difíciles , por lo tanto, la promoción, ya sea la producción de materias primas renovables para combustibles y materiales de origen biológico, o rendimientos de grano para satisfacer nuestras demandas de alimentos y energía en todo el mundo. "
Fuente: Laboratorio Nacional de Brookhaven.

Roots to Shoots: Hormone transport in plants deciphered

Versión al español: Ben Llarpo Quenobi.