Los investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han descubierto cómo una red compleja de factores de transcripción activa y desactiva los genes de formación de madera. Comprender esta red reguladora transcripcional tiene aplicaciones para modificar las propiedades de la madera para madera, papel y biocombustibles, así como para hacer que los árboles forestales sean más enfermedades- y resistente a plagas.
"Estamos construyendo una historia completa, por así decirlo, sobre cómo funciona la formación de madera: todos los componentes complejos, cómo interactúan y cómo se unen para regular la formación de madera dentro de las paredes celulares de las plantas leñosas", dice JackWang, profesor asistente en la Facultad de Recursos Naturales y coautor principal de a Célula vegetal artículo sobre el trabajo.
Investigadores del Grupo de Biotecnología Forestal del Estado de Carolina del Norte utilizaron álamo negro transgénico Populus trichocarpa, una especie que han estudiado intensamente, para identificar interacciones en una red reguladora transcripcional dirigida por un factor clave de transcripción, PtrSND1-B1. Los investigadores documentaron cuatro nivelesde interacciones en la red, desde el ADN hasta los niveles de enzimas. El trabajo es una extensión de dos estudios previos, en los que se descubrieron funciones de PtrSND1-B1 utilizando un sistema celular formador de madera. Estos primeros estudios fueron publicados en PNAS y Plant Cell porcoautores Quanzi Li, Ying-Chung Lin y Wei Li del Grupo de Biotecnología Forestal, dirigido por Vincent Chiang.
"Los factores de transcripción, una red compleja de ellos, regulan qué genes de formación de madera se activan o desactivan", dice Wang. "Esencialmente se trata de interruptores reguladores de alto nivel".
"Comprender esta red nos permite identificar interruptores individuales dentro de esa compleja red de factores de transcripción que podrían controlar simultáneamente múltiples genes formadores de madera. En lugar de trabajar con uno, dos o tres genes a la vez, que es nuestro límite actual, plantalos biólogos podrían trabajar con decenas de genes a la vez "
El nuevo estudio da vuelta las ideas sobre las redes reguladoras de la transcripción inferidas del trabajo con especies no leñosas, como Arabidopsis thaliana, una planta modelo.
"Esta red de regulación del factor de transcripción en tejidos leñosos es casi completamente diferente de los procesos reguladores en Arabidopsis y otras plantas", dice Hao Chen, coautor principal del artículo e investigador postdoctoral en NC State.
"De las 57 interacciones reguladoras que identificamos, 55 eran específicas del tejido de la planta leñosa, lo que demuestra que las plantas herbáceas como Arabidopsis no pueden sustituir a las plantas leñosas".
El estudio proporciona una visión exhaustiva de una red reguladora transcripcional en plantas leñosas. El objetivo de los investigadores es proporcionar un juego de herramientas para construir árboles con propiedades específicas necesarias para la madera comercial, papel, producción de biocombustibles y necesidades de conservación.
Los biólogos de plantas evaluaron 42 de las interacciones que encontraron en líneas de álamo negro transgénico, verificando la función de aproximadamente el 90 por ciento. La red reveló qué genes son objetivos comunes para factores de transcripción específicos. Como resultado, los investigadores encontraron nueve nuevas proteínas-proteínasinteracciones involucradas en la formación de lignina, un componente en la pared celular que le da a la madera su fuerza y densidad.
Wang dice que varios estudios recientes muestran que la lignina está relacionada con la resistencia a enfermedades e insectos en los árboles, una preocupación importante. Un informe del Servicio Forestal de EE. UU. De 2012 estimó que el 7 por ciento de los bosques del país están en peligro de perder más de una cuarta parte de su árbolvegetación para 2027. La cantidad de vegetación amenazada aumentó en un 40 por ciento en solo seis años.
"Estudios como este que analizan la lignificación y la formación de madera tendrán un gran valor para ayudar a comprender cómo se pueden hacer que los árboles sean más robustos y mejorar la salud del bosque en general", dice Wang.
Este trabajo fue apoyado en parte por la Oficina de Ciencia de los Estados Unidos Investigación Biológica y Ambiental, Departamento de Energía Grant DESC000691.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Original escrito por D'Lyn Ford. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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