Investigadores de la Universidad de Maryland UMD han descubierto un papel completamente nuevo para una molécula vegetal conocida llamada ACC, proporcionando el primer ejemplo claro de ACC que actúa por sí solo como una posible hormona vegetal. Al igual que en humanos y animales, las hormonas en las plantas transmiten mensajes para señalar y desencadenar procesos esenciales para la salud y la funcionalidad de las plantas, desde la reproducción hasta la defensa. Sin estos procesos, los cultivos no pueden reproducirse y prosperar para proporcionar los alimentos que necesitamos para alimentar a una población mundial en crecimiento.
en una nueva publicación en Comunicaciones de la naturaleza , los investigadores muestran que el ACC tiene un papel fundamental en la polinización y la producción de semillas al activar proteínas similares a las involucradas en las respuestas del sistema nervioso en humanos y animales. Estos hallazgos no solo podrían cambiar los libros de texto que anteriormente atribuían las respuestas de las plantas a la hormona etileno.del ACC, pero también podría abrir la puerta a nuevas investigaciones para mejorar la salud de las plantas y el rendimiento de los cultivos.
"Hay varias cosas novedosas sobre este artículo", explica Caren Chang, UMD. "Pero el impacto principal es que introduce un nuevo regulador del crecimiento de las plantas u hormona vegetal, junto con un pequeño puñado de otras publicaciones. No es unamolécula recientemente identificada, pero nunca antes se había pensado en ella como una hormona vegetal, solo como el precursor del etileno ".
Chang, profesor de Biología Celular y Genética Molecular y profesor afiliado de Ciencia Vegetal y Arquitectura del Paisaje con el apoyo de la Estación Experimental Agrícola de Maryland MAES, explica que el etileno es una de las cinco principales hormonas vegetales y se ha estudiado durante más de un añosiglo. Es importante para muchos procesos que son vitales para la salud de las plantas y la producción de cultivos, incluida la maduración de la fruta, las respuestas al estrés a las inundaciones y la sequía, las defensas contra las enfermedades de las plantas, la germinación y la floración.
"En gran parte de la investigación, se ha utilizado ACC en lugar del etileno, sabiendo que es un precursor que las plantas convierten en etileno. Esto se debe a que es fácil trabajar con ACC en forma de polvo e incluso se puede rociar en la planta,pero trabajar con etileno es muy difícil porque es un gas. Por lo tanto, los investigadores han utilizado ACC durante décadas en lugar del etileno, y la literatura interpretaría las respuestas observadas como respuestas de etileno. Lo que muestra nuestro artículo es que una respuesta de ACC no es necesariamente una respuestarespuesta al etileno. Si bien el etileno es una hormona vegetal importante con su propio conjunto de funciones, algunas de estas respuestas que se han atribuido al etileno a través de ACC pueden ser en realidad respuestas de ACC independientes, que actúan como un regulador del crecimiento o la propia hormona ".
Este hallazgo abre la puerta a muchos artículos a lo largo de décadas de investigación, así como a libros de texto y educación futura sobre las respuestas de las hormonas vegetales, que se revisarán en caso de que ACC esté realmente desencadenando importantes procesos vegetales que antes se atribuían al etileno.
Según Chang, el documento también presenta avances en la reproducción de plantas. "En el campo de la reproducción de plantas, hay muchos pasos que son críticos en la polinización, y uno de estos pasos requiere que el polen llegue a los óvulos para producir una semilla.", dice Chang." Nuestro artículo muestra que la señalización ACC en el óvulo está involucrada en hacer que el tubo polínico gire y entregue el polen de manera efectiva, lo que lo hace esencial para la producción de semillas. Es probablemente el primer ejemplo que muestra cómo el tejido del óvulo materno realmente ayudaatraer el tubo polínico ". Y este no es un efecto pequeño, enfatiza Chang." El número de semillas prácticamente se duplica en presencia de ACC. Aquí hay potencial para mejorar el número de semillas, lo que puede aumentar la producción de alimentos en ciertos cultivos ytienen un impacto en la seguridad alimentaria a largo plazo ".
Dirigido por José Feijó, otro profesor de Biología Celular y Genética Molecular y profesor afiliado de Ciencia Vegetal y Arquitectura del Paisaje, otro hallazgo importante de este artículo muestra conexiones claras entre las vías de señalización de hormonas humanas, animales y vegetales al identificar un receptor potencial paraActividad ACC.
"El paralelo más interesante es la comunicación célula-célula", explica Feijó. "Los receptores de glutamato animal son proteínas que son necesarias para que la información salte de una neurona a la siguiente, ya sea a través de un impulso eléctrico o mediante la señalización del calcio, que es esencialpara cosas como la memoria. Se sabe que los problemas en los procesos mediados por los receptores de glutamato están relacionados con la neurodegeneración y la depresión ".
Chang agrega: "Estos receptores se han encontrado en el sistema nervioso humano, y los neurocientíficos los han estado estudiando para el desarrollo de fármacos para tratar problemas del sistema nervioso como la depresión. Descubrieron que el ACC puede afectar el sistema nervioso en los humanos. Así que decidimospara buscar los mismos receptores, llamados receptores similares al glutamato GLR en las plantas, para ver si responden al ACC en las plantas. Descubrimos que el ACC en realidad también puede afectar los GLR en las plantas ".
Este hallazgo abre una vía completamente nueva de investigación en biología vegetal y señala similitudes en plantas y humanos que actualmente no se comprenden bien. "En las plantas, todos los GLR parecen transmitir funciones relacionadas con la comunicación, ya sea para traer genes masculinos y femeninosen un huevo, o en sistemas de alerta y defensas de patógenos o estrés ", dice Feijó.
"Las tendencias emergentes sugieren que los GLR subyacen a la señalización eléctrica de larga distancia a través del sistema vascular de la planta, donde las lesiones en los tejidos de una hoja informan a toda la planta para crear sustancias desagradables para disuadir a los insectos. Todas estas líneas parecen apuntar a la existencia de comunicación eléctricadentro de los tejidos y órganos vegetales, y que estas funciones involucran GLR. Esta es una interesante evolución paralela de una función para los receptores de glutamato a medida que evolucionaron para asociarse con el sistema nervioso animal para realizar funciones similares ".
Con ACC como nuevo candidato activando GLR y todos los roles recién descubiertos que está desempeñando como hormona vegetal, Chang y el equipo están entusiasmados con las direcciones que puede tomar este trabajo. "Todavía hay mucha investigación por hacer paravea cómo está sucediendo todo esto y cómo se puede usar en diferentes cultivos, pero toda esa nueva investigación puede suceder ahora ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Maryland . Original escrito por Samantha Watters. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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