Dos equipos de investigación internacionales han identificado redes reguladoras clave que controlan cómo las plantas crecen 'hacia afuera', lo que podría ayudarnos a cultivar árboles para ser sumideros de carbono más eficientes y aumentar el rendimiento de los cultivos de hortalizas.
A medida que estiramos el cuello para mirar con asombro la altura de los árboles más altos del mundo, es fácil olvidar que lo que permite que estos rascacielos vivos se mantengan durante cientos e incluso miles de años no es el crecimiento hacia arriba, sino hacia el exterior, queengorda los tallos y troncos. El crecimiento radial proporciona soporte físico a las plantas, produce elementos cotidianos como la madera y el corcho, y juega un papel importante en la conversión del carbono atmosférico en biomasa vegetal.
El crecimiento radial también produce tejidos vasculares especializados que transportan agua y nutrientes alrededor de las plantas y es visible como patrones concéntricos conocidos como anillos de crecimiento anuales en las secciones transversales del tronco del árbol. En muchos casos, las plantas y los árboles continúan este crecimiento externo durante toda su vida.El crecimiento radial también es responsable de producir nuestras raíces y tubérculos como nabos, zanahorias, remolacha azucarera y papas. Sin embargo, los mecanismos detrás de cómo las plantas espesan sus tallos y raíces al crecer radialmente son prácticamente desconocidos.
Los científicos de plantas de la Universidad de Helsinki y la Universidad de Cambridge han descubierto de forma independiente dos redes reguladoras que dirigen este crecimiento radial tan importante en las plantas. Sus descubrimientos, publicados hoy en dos artículos separados en Naturaleza , proporciona la comprensión más completa de cómo las plantas crecen radialmente. También significa que los libros de texto de botánica de todo el mundo deberán actualizar sus descripciones de cómo los dos tipos de tejidos vasculares en las plantas: xilema mejor conocido como madera quetransporta agua y floema que transporta nutrientes: forma, diferencia y crece
Comprender cómo las plantas controlan y dirigen el crecimiento radial
Usando thale berro Arabidopsis thaliana como una planta modelo para estudiar cómo se desarrolla el patrón celular durante el crecimiento radial, el equipo del Dr. Ari Pekka Mähönen del Instituto de Biotecnología una unidad HiLIFE y la Facultad de Ciencias Biológicas y Ambientales de la Universidad de Helsinki ha finalizado cerca de 150-debate de un año sobre la ubicación y la esencia de las células madre responsables del crecimiento radial.Su equipo demostró que las células madre para el cambium la capa de tejido que da lugar al tejido vascular en la etapa secundaria se encuentran junto al xilema joven.Además, demostró que el xilema joven actúa como organizador de la actividad de las células madre.
Utilizando la misma planta modelo, el equipo del profesor Ykä Helariutta en el Laboratorio Sainsbury de la Universidad de Cambridge SLCU se centró en la etapa temprana primaria del desarrollo vascular. Mostraron que en contraste con la etapa tardía, durante esta etapa temprana, las células jóvenes del floemaprotofloem están iniciando y organizando la etapa primaria procambial del crecimiento radial. También describieron una red reguladora de genes subyacente y un papel integrador para un grupo recientemente identificado de factores de transcripción móvil.
Juntos, sus hallazgos revelan algunos de los mecanismos reguladores que permiten que las plantas continúen creciendo radialmente de una manera altamente organizada, lo que resulta en los patrones concéntricos observados en las secciones transversales de tallos y raíces. La clave es el posicionamiento de las células y unred compleja de señalización de retroalimentación.
El equipo del Dr. Mähönen combinó el rastreo del linaje celular individual y la genética molecular para mostrar que las células de xilema en etapa inicial, que aún no se habían diferenciado, asumen el rol de organizador y dirigen las células vasculares adyacentes para dividirse y funcionar como células madre: "Mostramos que estoEl desarrollo secundario es un proceso estrechamente controlado y revela una naturaleza dinámica del organizador. La diferenciación del organizador en un vaso de xilema conduce a la formación de un nuevo organizador en la célula madre cambial adyacente, asegurando así el mantenimiento del cambium vascular. También identificamosun mecanismo molecular que define el organizador de células madre ".
¿Cuál es la naturaleza de las señales intercelulares que regulan la actividad del meristemo vascular?
El crecimiento radial por cambium vascular representa la etapa secundaria tardía del desarrollo de la planta, particularmente evidente en las especies arbóreas. El crecimiento radial se ceba en las plántulas tempranas durante la llamada etapa procambial, que se observa en todas las especies de plantas.
"Los tejidos de floema en etapa muy temprana protofloem están ayudando a guiar el comportamiento de las células y establecer patrones de potencial de desarrollo que impactan en el crecimiento radial futuro", dice el profesor Helariutta. "Esto se establece a través de un grupo de factores de transcripción móvil quepasar del elemento de tamiz de protofloem PSE a las células vecinas, para promover la división celular y desarrollar su propia identidad. La actividad de estos factores de transcripción móviles está regulada por un conjunto de señales de diversa naturaleza química, como las hormonas vegetales,otros factores de transcripción y especies de microARN móviles ".
Los equipos del Dr. Mähönen y del Profesor Helariutta continúan descifrando cómo otros factores cambiales regulan la red de señalización que define el organizador de células madre y cómo el crecimiento radial en la etapa temprana influye en el crecimiento radial secundario, respectivamente. Esta comprensión podría ayudar con la futura reproducción de cultivos agrícolas y árbolespara obtener mayores rendimientos económicos y maximizar el secuestro de carbono atmosférico al aumentar la biomasa forestal.
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Materiales proporcionados por Universidad de Cambridge . La historia original tiene licencia bajo a Licencia Creative Commons . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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