Local auxin biosynthesis shapes root architecture in response to environmental cues.

Abstract

[ES] Las plantas exhiben una notable capacidad para integrar señales ambientales externas con sus propios programas internos de desarrollo, adaptando siempre su crecimiento y desarrollo a condiciones dinámicas. Esta habilidad adaptativa se ha moldeado a lo largo de millones de años de evolución y subraya cada vez más el papel clave que juegan las hormonas vegetales en el proceso de integración de información.

La auxina es una hormona vegetal fundamental responsable de muchos aspectos del desarrollo de las plantas y de su regulación en respuesta a variaciones ambientales. En otras palabras, la auxina contribuye a la adaptación de las plantas a diferentes entornos o condiciones. Los gradientes morfogénicos de auxina gobiernan los nichos de células madre y la diferenciación celular, determinando el destino celular. El transporte polar de auxina es esencial para la creación y el mantenimiento de estos gradientes de auxina.

Sin embargo, descubrimientos recientes que destacan los patrones refinados de expresión espaciotemporal de los genes de biosíntesis de auxina, como las familias TAA1/TAR y YUC, sugieren que la biosíntesis local de auxina también tiene una contribución importante en la formación de los gradientes de auxina.

En este estudio, investigamos los efectos de la temperatura en el desarrollo de la raíz y su relación con la producción de auxina en Arabidopsis thaliana. Mediante análisis fenotípicos, la expresión del reportero DR5 y el análisis de los niveles de expresión génica de los genes de biosíntesis y catabolismo de IAA, examinamos el papel de la biosíntesis local de auxina bajo condiciones de temperatura creciente.

Las temperaturas elevadas afectaron la arquitectura de la raíz mediante cambios en el crecimiento de la raíz primaria y el número de raíces laterales formadas. Las temperaturas promotoras de termomorfogénesis favorecen el crecimiento y la formación de raíces laterales, mientras que temperaturas más altas inhiben el crecimiento y reducen significativamente el número de raíces laterales.

La expresión de DR5 indica respuestas diferenciales a la auxina frente al aumento de las temperaturas. Curiosamente, los niveles de expresión de DR5 bajo diferentes temperaturas solo se correlacionan parcialmente con los niveles de expresión de los genes de biosíntesis.

Las discrepancias observadas entre la respuesta a la auxina y los niveles de biosíntesis sugieren que podrían estar involucrados mecanismos regulatorios adicionales que modulan las respuestas a la auxina y/o los niveles de auxina bajo estas condiciones de temperatura en el sistema radicular.

Por lo tanto, hemos investigado los niveles de expresión de los genes de catabolismo de auxina y realizamos un análisis in silico para identificar posibles factores de transcripción candidatos que puedan regular los niveles de auxina.

[EN] Plants exhibit a remarkable capacity to integrate external environmental cues with their own internal developmental programs to always adapt their growth and development to dynamic conditions. This adaptive ability has been shaped over millions of years of evolution and increasingly underscores the key role plant hormones play in the information integration process.

Auxin is a fundamental plant hormone accountable for many aspects of plant development and its regulation in response to environmental variations. In other words, auxin contributes to the adaption of plants to different environments or conditions. Auxin morphogenic gradients govern stem cell niches and cellular differentiation, determining cell fate. The polar transport of auxin is essential for creating and maintaining the auxin gradients. However, recent discoveries highlighting the refined spatiotemporal expression patterns of auxin biosynthesis genes, such as the TAA1/TAR and YUC families, suggest that local auxin biosynthesis also has a major contribution to the formation of the auxin gradients.

In this study, we investigate the effects of temperature in root development and its relationship with auxin production in Arabidopsis thaliana. Trought phenotypic analyses, DR5 reporter expression, and gene expression levels analysis of IAA biosynthesis and catabolism genes, we examined the role of local auxin biosynthesis under increasing temperature conditions.

Elevated temperatures affected root architecture through changes in primary root growth and number of lateral roots formed. Thermomorphegenesis temperature promotes growth and the formation of lateral roots. Whereas, higher temperatures caused inhibition of growth and a significantly reduction of lateral root number. DR5 expression indicates differential auxin responses to increasing temperatures. Interestingly, the expression levels of DR5 under different temperatures only partially correlate with the biosynthesis genes levels of expression.

The observed discrepancies between auxin response and biosynthesis levels suggest that additional regulatory mechanisms may play a role in modulating auxin responses and/or auxin levels under these temperature conditions in the root system.

Therefore, we have investigated the expression levels of auxin catabolism genes and performed in silico analyses to identify candidate transcription factors that may regulate auxin levels.