Servicio de Información Comunitario sobre Investigación y Desarrollo - CORDIS

El destino de una célula de un brote de planta

¿Qué determina el fenotipo de una célula en desarrollo? Para responder a esta interesante cuestión, un proyecto financiado por la Unión Europea ha determinado cómo genes y proteínas dirigen células de la raíz de las plantas hasta su identidad definitiva.
El destino de una célula de un brote de planta
De manera general, el destino de una célula se establece bien activando o bien suprimiendo la expresión de los genes responsables del desarrollo de esa célula. Los factores de transcripción (TF) regulan este proceso, ya que estos se unen a secuencias específicas de ADN para activar o suprimir la transcripción.

En los brotes de las plantas, el crecimiento está acompañado por una diferenciación precisa en tejidos, como tejidos del tallo, hojas, flores y elementos vasculares. El meristemo apical del brote (SAM) o yema terminal contiene por definición células no diferenciadas que se organizan en múltiples zonas funcionalmente distintas. El SAM mantiene el crecimiento de la planta por medio de la producción de nuevos órganos desde una reserva de células madre pluripotentes autorrenovables. Estas se pueden desarrollar en cualquier tipo de célula, que a su vez da lugar a tejidos y órganos concretos.

Los investigadores del proyecto SHOOT APICAL MERISTEM se centraron en el estudio de dos genes para la diferenciación de las células madre: el gen WUCHEL (WUS) y el gen SHOOTMERISTEMLESS (STM). El gen WUS solo se expresa en un pequeño grupo de células localizadas en el centro del meristemo, conocido como el centro organizador. El gen STM se expresa en la mayoría de células del meristemo y se opone a la diferenciación celular, de manera que muchas células hijas pueden proliferar antes de desarrollarse en un órgano concreto.

Los socios del proyecto generaron plantas transgénicas que portaban etiquetas específicas para los genes WUS y STM, permitiendo, por tanto, identificar sus genes diana. Los investigadores descubrieron que, si no se incorporaban hormonas, el gen WUS activado daba lugar a nuevos meristemos, pero tanto un nivel alto de auxina como un nivel bajo de citoquina (ambas hormonas de las plantas) bloqueaba la generación del nuevo meristemo.

Induciendo niveles elevados de la expresión del gen WUS y del gen STM en plantas mutantes de Arabidopsis thaliana, los investigadores encontraron que la disposición de las hojas, un proceso denominado filotaxia, cambió. Es decir, se producía un cambio gradual desde un patrón de hojas alternas (en espiral) a un patrón de hojas verticiladas. Este mecanismo implica la actuación del ERECTA, un regulador de la expresión del gen WUS. Los resultados del proyecto se han publicado en la revista científica Development.

Los miembros del proyecto SHOOT APICAL MERISTEM están esperando los resultados de la inmunoprecipitación de cromatina (ChIP) y del secuenciamiento masivo en paralelo (ChIP-Seq) para investigar de manera precisa las interacciones entre proteína, ADN y ARN. De esta manera, los investigadores serán capaces de construir un modelo de la red genética que regula la determinación celular en el meristemo apical del brote.

En conjunto, los socios del proyecto SHOOT APICAL MERISTEM han completado con éxito una iniciativa de investigación de gran importancia, ya que, dada la actual crisis mundial de alimentos, es esencial una base sólida de conocimientos sobre el control molecular del desarrollo de las plantas para maximizar el rendimiento de cultivos.

Información relacionada

Palabras clave

Diferenciación celular, factor de transcripción, WUS, STM, meristemo apical, filotaxis, filotaxia
Síganos en: RSS Facebook Twitter YouTube Gestionado por la Oficina de Publicaciones de la UE Arriba