La producción local de auxinas modula la formación de raíces laterales.

Abstract

[ES] Las plantas son capaces de integrar toda la información proveniente del entorno circundante con sus propios programas internos para adaptar constantemente su crecimiento y desarrollo a las condiciones siempre cambiantes. Las plantas han desarrollado esta habilidad a lo largo de millones de años de evolución y es cada vez más evidente que las hormonas vegetales desempeñan un papel central en este proceso de integración.

La auxina es una hormona vegetal clave responsable de regular el desarrollo de las plantas según las condiciones ambientales. En otras palabras, la auxina es un actor importante en la plasticidad fenotípica de las plantas. Los gradientes morfogénicos de auxina controlan los nichos de células madre y la diferenciación celular, definiendo el destino celular. El transporte polar de auxina es crucial para la generación y mantenimiento de los gradientes de auxina. Sin embargo, el descubrimiento reciente de los patrones de expresión espacio-temporales refinados de los genes de biosíntesis de auxina, incluyendo las familias TAA/TAR y YUC, sugiere que la producción local de auxina también tiene una contribución relevante a la formación de los máximos de auxina. Anteriormente, se ha demostrado que la biosíntesis local de auxina y su transporte actúan sinérgicamente y son individualmente dispensables para el establecimiento y mantenimiento del meristemo radicular. En contraste, otros procesos como la fertilidad de las flores, la vasculatura El desarrollo del tejido y las respuestas de las raíces a ciertas señales ambientales requieren una biosíntesis local de auxinas que no puede ser completamente compensada por el transporte en la generación de los gradientes de auxina.

En este Trabajo de Fin de Máster (TFM), abordamos los roles de la biosíntesis local de auxinas en la modulación de la arquitectura del sistema radicular de la planta, en concreto en la formación de raíces laterales y la longitud de la raíz primaria en respuesta a señales ambientales, centrándonos como señal ambiental las respuestas inducidas por el ácido abscísico (ABA). En este manuscrito se indican los patrones específicos de expresión espacio-temporales involucrados en la producción local de auxinas responsables de la formación de raíces laterales en respuesta a estímulos particulares. En el futuro, esta información podrá ser utilizada para desarrollar herramientas biotecnológicas con aplicaciones potenciales para mejorar los sistemas agrícolas.

[EN] Plants are able to integrate all the information coming from the surrounding environment with their own internal programs to always adapt their growth and development to the ever-changing conditions. Plants have developed this ability over millions of years of evolution and it is increasingly evident that plant hormones play a central role in this integration process.

Auxin is a key plant hormone responsible for plant development regulation according to the environmental conditions. In other words, auxin is a major player in plant phenotypic plasticity. Auxin morphogenic gradients control stem cell niches and cell differentiation, defining cell fate. Polar auxin transport is crucial for the generation and maintenance of the auxin gradients. However, the recent discovery of the refined spatiotemporal expression patterns of auxin biosynthesis genes, including the WEI8/TAR and YUC families, suggested that local auxin production also has a relevant contribution to the formation of the auxin maxima.

Previously, we have shown that local auxin biosynthesis and transport act synergistically and are individually dispensable for root meristem establishment and maintenance. In contrast, other processes such as flower fertility, vasculature tissue development, and root responses to certain environmental signals require local auxin biosynthesis that cannot be fully compensated for by transport in the generation of the auxin gradients.

In this TFM, we are addressing the roles of local auxin biosynthesis in the formation of lateral roots in response to environmental cues. We are studying how different environmental conditions such as nutrient and water availability, and temperature specifically affect the plant ability to form lateral roots in response to these external signals which are essential in the context of climate change and sustainable agriculture.

We will identify key genes and their specific spatio-temporal expression patterns involved in local auxin production responsible for lateral root formation in response to particular stimuli. In the future, this information can be employed to develop biotechnological tools with potential applications to improve agricultural systems.