En un descubrimiento importante para la agricultura y la seguridad alimentaria, los científicos informan sobre la regulación genética de la respuesta inmunitaria de una planta modelo.
El mecanismo de defensa de las plantas mediado por los genes no expresados relacionados con la patogénesis NPR en monocotiledóneas plantas que tienen una sola hoja embrionaria no está bien documentado. Ahora, científicos de la Universidad de Ciencias de Tokio han descubierto cómo el NPRUna familia de genes regula las respuestas inmunitarias en la monocotiledónea modelo Brachypodium distachyon. Estos hallazgos proporcionan un modelo para los sistemas de defensa de las plantas y podrían contribuir a una mayor investigación sobre especies de cultivos resistentes, impulsando el cultivo de cereales sin pesticidas.
Las plantas se pueden dividir en gran medida en dicotiledóneas y monocotiledóneas. Estos grupos, además de diferir en su estructura embrionaria, tienen muchos otros factores distintivos. Por eso, es muy posible que sus respuestas inmunitarias a ciertas amenazas también sean diferentes.
¿Respuestas inmunitarias en las plantas? ¿Te deja confundido? Bueno, aunque sus sistemas inmunitarios están estructurados y funcionan de manera muy diferente a la nuestra, las plantas, como los humanos, responden a amenazas externas. Estas respuestas inmunitarias se han estudiado ampliamente en modelos de dicotiledóneas, pero en menor medida.así en monocotiledóneas.
Se sabe que la familia de genes relacionados con la no expresión de patogénesis NPR controla la señalización defensiva durante un ataque de patógenos. En Arabidopsis thaliana, una dicotiledónea, NPR1 AtNPR1 sirve como un sitio de unión para el ácido salicílico SA yinteractúa con el grupo TGA de factores de transcripción TF, que son responsables de activar o desactivar los genes según sea necesario. Esto activa los genes de defensa, como la proteína relacionada con la patogénesis 1 PR-1, que en última instancia controla elrespuesta inmunológica de la planta. ¿Sucede esto también en las monocotiledóneas? Un equipo de investigación, dirigido por el Prof. Gen-ichiro Arimura de la Universidad de Ciencias de Tokio en Japón, decidió averiguarlo.
Sabían que algunas monocotiledóneas, como el arroz y el trigo, muestran una respuesta inmune mediada por NPR1 similar al enfrentarse a un ataque de patógenos. Sin embargo, el equipo creía que otras monocotiledóneas pueden responder de manera diferente y también quería investigar otras NPR, como AtNPR3/AtNPR4, que podría tener el efecto opuesto de NPR1. Por lo tanto, el profesor Arimura y sus colegas optaron por investigar la función de NPR y la respuesta inmune en el modelo monocotiledóneo Brachypodium distachyon, a menudo conocido como la lenteja de agua del sur.
Su estudio, que fue publicado en El Diario de la Planta, explica cómo los genes NPR en B. distachyon regulan la transcripción de genes de respuesta a la defensa promovida por TGA.
Los investigadores primero identificaron y clonaron secuencias de genes NPR de monocotiledóneas B. distachyon -BdNPR1, 2 y 3- que eran similares a las secuencias NPR de otras especies de dicotiledóneas, incluida Arabidopsis. En el tratamiento con salicilato de metilo, la expresión de BdNPR2 aumentó significativamente, pero no BdNPR1/BdNPR3, lo que indica su papel positivo en la respuesta de defensa de las plantas.Los investigadores también confirmaron que uno de los BdNPR BdNPR2 activó BdTGA-1 en B. distachyon al igual que otras plantas, al observar la expresión génica y las interacciones moleculares.en protoplastos de B. distachyon Estos experimentos revelaron que BdTGA1 y BdNPR2 interactuaron entre sí para regular al alza la expresión de PR-1, consolidando así el papel de NPR2 en la respuesta inmune de B. distachyon.
¿Esta respuesta fue mediada por SA? Otra pregunta pertinente, que el equipo respondió creando un gen mutante NPR2. El profesor Arimura señala: "Ciertos residuos de aminoácidos, especialmente los de arginina Arg, son responsables de SAvinculante en NPR de Arabidopsis. Por lo tanto, a nuestro mutante NPR2 le faltaba un residuo de arginina específico: Arg468." Este mutante fue menos efectivo que el NPR2 de tipo salvaje normal para aumentar la expresión de PR-1, lo que implica que Arg468 fue fundamental para la unión de SA en NPR2, que, a su vez, regulaba al alza PR-1. Curiosamente, sus ensayos experimentales también encontraron que BdNPR1 suprimía esta regulación al alza, lo que sugiere su función como inhibidor inmunitario en B. distachyon.
El Prof. Arimura lo resume todo para nosotros. "Cuando la planta está en un estado saludable, BdNPR1 puede impedir que BdNPR2 active BdTGA1, manteniendo el gen PR1 desactivado. Pero cuando la planta es atacada por un patógeno, los niveles de SA aumentany estimular la expresión de BdNRP2, que luego cae en cascada y 'activa' el gen PR1". Sorprendido por lo funcionalmente único que es BdNRP2, el profesor Arimura explica que "las similitudes de secuencia entre NPR2 de B. distachyon y otras plantas no afectan sus funcionesque son distintivamente diferentes para cada especie de planta".
Pero, ¿cómo se traduce esta investigación genética en aplicaciones de la vida real? Muchos cultivos importantes, como el trigo y el arroz, son monocotiledóneas. Estas plantas, que son susceptibles a patógenos microbianos y plagas, se tratan con pesticidas para evitar daños. Los pesticidasluego causar degradación ambiental."Este círculo vicioso se puede romper si se comprenden los sistemas de defensa de las monocotiledóneas y se aborda su susceptibilidad de una manera más sostenible, con cultivos libres de pesticidas", dice el profesor Arimura, quien espera que esta investigación se utilice para promoverbiotecnología vegetal, que nos acerca un paso más a la resolución de los problemas del medio ambiente mundial y la seguridad alimentaria, lo que nos permite trabajar hacia una sociedad más sostenible.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Universidad de Ciencias de Tokio. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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