Nuevas funciones génicas en la formación de raíces adventicias en Arabidopsis

Abstract

La formación de raíces adventicias es un proceso del desarrollo esencial para la supervivencia de las plantas en la naturaleza. En muchas especies vegetales, las raíces adventicias surgen tras algunos eventos de estrés, generalmente de estrés abiótico, como inundaciones o sequías, y especialmente estrés mecánico o heridas, en un intento por restaurar las funciones de alimentación y/o soporte estructural. Además, un gran número de especies vegetales de interés comercial se propagan mediante esquejes, por lo que las investigaciones destinadas a entender los mecanismos fisiológicos y moleculares implicados en el proceso de enraizamiento adventicio son de vital importancia. En esta Tesis se propone el estudio a nivel genético, morfológico y hormonal del proceso de regeneración de raíces adventicias empleando para ello dos sistemas experimentales diferentes en el organismo modelo Arabidopsis thaliana: (1) explantos de hoja completa escindidos de la planta madre mediante disección manual y (2) explantos de hipocótilos mediante la escisión de la raíz principal. Ambos sistemas experimentales han sido utilizados para caracterizar el origen y la cinética del desarrollo de las raíces adventicias. En el sistema de hoja completa, la formación de raíces adventicias se produce en una región localizada de la base del peciolo en respuesta a la escisión foliar y sin la adición exógena de hormonas. Mediante el uso de líneas marcadoras, hemos caracterizado a nivel espacial y temporal los principales eventos moleculares que tienen lugar durante el desarrollo de las raíces adventicias. El uso de líneas mutantes adicionales nos ha permitido caracterizar la acción de determinadas rutas hormonales o la participación de algunos reguladores clave en el proceso de organogénesis adventicia, como IAA18. El sistema de hipocótilo ha sido principalmente utilizado para identificar nuevos reguladores de la formación de raíces adventicias, mediante el análisis de 112 mutantes homocigotos de ADN-T con fenotipo foliar, que fueron seleccionados en función de los perfiles de expresión dinámica de sus genes en experimentos de regeneración tisular publicados por otros autores. En este cribado se han identificado cuarenta y siete líneas homocigotas de ADN-T que mostraban una baja capacidad de enraizamiento (less adventitious roots; lars) y ocho líneas con mayor capacidad de enraizamiento (more adventitious roots; mars) que su fondo genético silvestre. Un gran porcentaje de los genes identificados codifican proteínas ribosómicas, aunque también destacan genes relacionados con la biosíntesis y señalización de giberelinas, la homeostasis de auxinas y la diferenciación del xilema. Casi todos los mutantes estudiados en el sistema de hipocótilo mostraron respuestas de enraizamiento similares en explantos de hoja completa, lo que sugiere que sus genes afectados participan en vías reguladoras compartidas. Finalmente, y como muestra de la complejidad de la regulación de los procesos regenerativos, se incluye una revisión bibliográfica que recoge la información más actual en cuanto a los mecanismos y jugadores clave en los eventos de regeneración vegetal, que comprenden desde la organogénesis total a la reparación de tejidos, pasando, también, por la embriogénesis somática.