El desarrollo del sistema vascular de las plantas

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Reconstrucción tridimensional de un meristemo de la raíz de la planta Arabidopsis taliana, donde se distingue la proteína BRX (verde), que regula el desarrollo del floema (Image de microscopía focal). [C.S. Hardtke, Universidad de Lausana]

El tejido vascular de las plantas distribuye agua y nutrientes, lo que garantiza un crecimiento constante. Cada célula que se forma de nuevo necesita convertirse en el tipo celular correspondiente en el tejido vascular. Ahora, investigadores de la Universidad Técnica de Múnich y de la Universidad de Lausana han descubierto de qué modo estas células saben en qué tipo de célula deben diferenciarse.

Las plantas desarrollan constantemente nuevas hojas, ramas y raíces. Tales órganos se originan a partir de la división de las células, y lo hacen a través de procesos muy complejos pero ordenados. Uno de estos programas de desarrollo da lugar al tejido vascular de las plantas, que resulta visible para el ojo humano en forma de venas foliares. El tejido vascular se extiende por toda la planta: le suministra agua y sales del suelo a través del xilema, y productos metabólicos, como azúcares de la fotosíntesis, a través del floema.

«Pero ¿cómo sabe una célula que debe convertirse, por ejemplo, en una célula del floema?», se pregunta Claus Schwechheimer, coautor del estudio. El funcionamiento de tal mecanismo ha sido ahora descrito y publicado en Nature.

La decisión de convertirse en floema

«En 2009, el equipo de la Universidad de Lausana demostró que las plantas que carecían de cierta proteína (BRX) tenían problemas para formar células del floema», afirma el coautor Lanassa Bassukas. «En ese momento también observaron que BRX mostraba una respuesta muy sensible a la auxina, una hormona vegetal que regula el crecimiento. Dependiendo de si el valor de la auxina era bajo o alto, la proteína se localizaba en la membrana celular o se degradaba dentro de la célula.»

Ese resultado se volvió relevante cuando los investigadores de la Universidad Técnica de Múnich descubrieron un nuevo regulador llamado PAX. Con la ayuda de este, la hormona auxina puede transferirse al exterior de la célula a través de proteínas transportadoras. Al igual que en las plantas sin la proteína BRX, las que carecían de PAX presentaban menos células del floema.

«Nos llamó la atención, por un lado, que el regulador PAX estuviera inhibido por la proteína BRX, y por otro, que PAX se volviera más activo a medida que aumentaba el nivel de auxina en la célula», explican los autores.

Según sus hallazgos, la auxina se acumula inicialmente en una célula recién formada. Esto se debe a que BRX evita que la hormona procedente de las otras células del floema sea transportada fuera de la célula con la ayuda del regulador PAX. La auxina que con el tiempo va acumulándose da lugar a la degradación de BRX, lo que hace que el regulador PAX, que se ve activado, exporte la auxina fuera de la célula. Debido a que la proteína BRX se vuelve a formar con cierto retraso con respecto a la inhibición del transporte de las auxinas, el sistema tiene la capacidad de autorregularse como un reóstato.

Numerosos procesos del desarrollo vegetal dependen del transporte de las auxinas y de reguladores similares a PAX. Con la regulación negativa a través de esta proteína, se ha descubierto un nuevo nivel de control que podría ser igual de aplicable en otros procesos.

Este hallazgo marca el final de una larga búsqueda de la función exacta de la proteína BRX. En las plantas, muchos procesos de desarrollo dependen de la secreción específica de auxina y de su estimulación por parte de reguladores semejantes a PAX. El descubrimiento del control negativo de BRX sobre la secreción de auxina durante la diferenciación del floema también puede ser aplicable a otros procesos de desarrollo.

Fuente: Universidad Técnica de Múnich

Referencia: «A molecular rheostat adjusts auxin flux to promote root protophloem differentiation». P. Marhava et al., en Nature, publicado en línea el 6 de junio de 2018.