El papel del gen LRX1 en la respuesta a sequía en Arabidopsis thaliana

Abstract

[ES] Las extensinas LRX son proteínas extracelulares compuestas por un dominio de repetición rica en leucina (LRR) N-terminal y un dominio de extensión en su extremo C-terminal. El dominio LRR permite la interacción entre proteínas mientras que la extensión se encarga del anclaje a la pared celular. Anteriormente, se ha encontrado en nuestro laboratorio una asociación de la presencia o ausencia de polimorfismos en LRX1 en ecotipos que habitan en zonas áridas o con pluviometría media. Además, se conoce por otros estudios con mutantes de LRX1 en Arabidopsis thaliana que la actividad del gen está ligada a la morfogénesis y elongación de los pelos radiculares. Los mutantes lrx1 generan pelos radiculares anómalos estructuralmente y presumiblemente deficientes en cuanto a su función, lo que se debe a que LRX1 regula la formación de su pared celular. Debido a que estas estructuras están estrechamente relacionadas con la absorción de agua, este proyecto busca probar la hipótesis de que LRX1 juega un papel relevante en la adaptación de las plantas a sequía. Para comprobar esta teoría, se ha llevado a cabo (i) una estrategia genética en la que se ha comparado la resistencia a sequía de mutantes lrx1 y plantas silvestres (WT) y (ii) un estudio temporal del perfil de expresión del gen en condiciones de sequía. Se han diseñado diversos experimentos comparativos en condiciones normales y en condiciones de sequía inducida para llevar a cabo estos estudios. Se ha determinado que el gen LRX1 es esencial para la aclimatación a la sequía mediante la medición de la longitud de la raíz principal y que la presencia del gen LRX1 influye activamente en la elongación de los pelos radiculares, pero no en el número de pelos formados. Por otra parte, se ha demostrado que las primeras 72 horas en condiciones de sequía inducida por polietilenglicol al 20% la expresión de LRX1 desciende de forma abrupta en comparación con las condiciones normales y se ha relacionado este resultado con la disminución de pelos formados en esta condición. Los resultados sugieren, por tanto, que la actividad de LRX1 podría ser clave en la adaptación a la sequía en las plantas. Este proyecto se relaciona con los Objetivos de Desarrollo Sostenible Agua limpia y saneamiento ,Producción y consumo responsables y Acción por el clima de la Organización de las Naciones Unidas

[EN] The extensins LRX are extracellular proteins composed of a leucine-rich repeat (LRR) domain at the N-terminus and an extension domain at their C-terminal end. The LRR domain enables protein-protein interactions, while the extension domain is responsible for anchoring to the cell wall. Previously, an association between the presence or absence of LRX1 polymorphisms in ecotypes inhabiting arid or moderately rainy areas was found in our laboratory. Additionally, other studies with LRX1 mutants in Arabidopsis thaliana have shown that the gene's activity is linked to the morphogenesis and elongation of root hairs. LRX1 mutants exhibit structurally anomalous root hairs, presumably deficient in function, due to LRX1's regulation of their cell wall formation. Given that these structures are closely related to water absorption, this project seeks to test the hypothesis that LRX1 plays a relevant role in plant adaptation to drought. To test this theory, (i) a genetic strategy comparing drought resistance between lrx1 mutants and wild-type plants (WT) was carried out, as well as (ii) a temporal study of the gene's expression profile under drought conditions. Various comparative experiments were designed under normal and induced drought conditions to conduct these studies. It has been determined that the LRX1 gene is essential for drought acclimation, as evidenced by measuring the length of the primary root, and that the presence of the LRX1 gene actively influences the elongation of root hairs, but not the number of hairs formed. Furthermore, it has been demonstrated that within the first 72 hours of drought induced by 20% polyethylene glycol, LRX1 expression decreases abruptly compared to normal conditions, and this result has been associated with the decrease in hairs formed under this condition. The results suggest, thus, that the LRX1 function may be key for plant adaptation to drought. This project is related to the United Nations Sustainable Development Goals "Clean Water and Sanitation," "Responsible Consumption and Production" and "Climate Action."