Investigadores del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP), centro
mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat
Politècnica de València, en colaboración con el Centro Nacional de Biotecnología del
CSIC y la Universidad de Nottingham, han identificado un nuevo mecanismo que regula
la percepción de la hormona ácido abscísico (ABA) y el crecimiento de la raíz de las
plantas. Los resultados de esta investigación, que aumenta los conocimientos que se
tenían acerca de cómo las plantas responden al estrés ambiental, aparecen publicados
en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
Las raíces de las plantas son la vía principal a través de la cual el agua y los nutrientes
son absorbidos desde el suelo. Estos recursos se encuentran a menudo distribuidos de
forma irregular o escasean. Por ello, el crecimiento y la arquitectura de las raíces se ha
optimizado para explorar el suelo de forma eficiente. Este crecimiento viene
determinado mediante programas genéticos intrínsecos que responden a cambios en el
ambiente o estímulos como la gravedad o la humedad. Concretamente, las hormonas
vegetales juegan un papel crucial en la regulación del crecimiento de la raíz y permiten
coordinar y ajustar el crecimiento en respuesta a diferentes señales como podrían ser
un déficit de nutrientes, escasez de agua, exceso de sal o distintos niveles de humedad.
Pedro Luis Rodríguez, profesor de investigación del CSIC en el IBMCP, explica que “existe
una hormona vegetal denominada ácido abscísico (ABA) que juega un papel muy
importante en estos procesos y los mecanismos que regulan cómo es percibida la
hormona en las diferentes capas de la raíz están empezando a ser elucidados. Nuestro
trabajo se ha centrado en la función que desempeña uno de sus receptores, la proteína
conocida como PYL8, que es crucial para regular el crecimiento de la raíz en respuesta a
la hormona”.
Los investigadores han trabajado con la planta modelo de investigación
Arabidopsis thaliana, y han revelado rasgos especiales de este receptor, como su
capacidad para moverse entre diferentes capas de la raíz. “Así la planta puede percibir
la disponibilidad de nutrientes y humedad en la capa más externa, la epidermis; y por su
expresión en el tejido vascular de la raíz también permite la comunicación de la raíz con
la parte aérea de la planta, integrando así las señales ambientales que actúan tanto en
el subsuelo como en la superficie”, aclara Pedro Luis Rodríguez.
El trabajo de los investigadores también ha mostrado cómo la proteína PYL8 se estabiliza
en la raíz de la planta cuando percibe la presencia de la hormona ABA, protegiéndose
así de los mecanismos de degradación que regulan la vida media de las proteínas de una
célula vegetal. “La estabilización de PYL8 va acompañada de su transporte al núcleo
celular, donde se activan genes implicados en la regulación del crecimiento de la raíz. La
estabilización del receptor inducida por ABA también permite el movimiento del mismo
fuera de la célula, por ejemplo, desde la epidermis de la raíz a los tejidos adyacentes.
Este comportamiento se denomina ‘non-cell-autonomous’, lo cual significa que el efecto
de un gen no se restringe a la célula donde se transcribe, sino que puede ejercerse en otras
células. Podemos además aprovechar las características de PYL8 para desarrollar un
biosensor de ABA en raíz u otros tejidos, el cual actuaría como un centinela para detectar
el estrés ambiental”, concluye Pedro Luis Rodríguez.
Borja Belda-Palazón, Mary Paz González-García, Jorge Lozano-Juste, Alberto Coego, Regina
Antoni, José Julián, Marta Peirats-Llobet, Lesia Rodríguez, Ana Berbel, Daniela Dietrich, María
Fernández, Francisco Madueño, Bennett Malcolm, Pedro L. Rodríguez. PYL8 mediates ABA
perception in the root through non-cell-autonomous and ligand stabilization based
mechanisms. PNAS. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1815410115