Las plantas tienen la capacidad única de regenerarse completamente a partir de una célula somática, es decir, una célula ordinaria que normalmente no participa en la reproducción. Este proceso incluye de nuevo La formación de tejido segmentario (o nuevo) (SAM) da lugar a órganos laterales, que son esenciales para la reconstrucción de la planta. A nivel celular, la formación de SAM está estrechamente regulada por reguladores positivos o negativos (genes/moléculas de proteínas) que pueden estimular o restringir la regeneración de las plantas, respectivamente. Pero, ¿qué moléculas están involucradas? ¿Hay otras capas de organización que aún no se han revelado?
Para obtener respuestas a las preguntas anteriores, un grupo de investigación dirigido por el Instituto de Ciencia y Tecnología de Nara (NAIST) ha estudiado este proceso en Japón. ArabidopsisEs una planta comúnmente utilizada en investigación genética. su búsqueda-; que fue publicado en Avances de la ciencia-; Identificar y caracterizar el principal regulador negativo de la regeneración de brotes. Explicaron cómo HOMEOBOX atado a 13 fanegas (WOX13) el gen y su proteína pueden mejorar la función no meiótica (que no se divide) de las células del callo al actuar como un represor transcripcional (nivel de ARN), lo que influye en la eficiencia de la regeneración.
«La búsqueda de estrategias para mejorar la eficiencia de la regeneración de brotes en las plantas ha sido larga. Pero el progreso se ha visto obstaculizado porque los mecanismos reguladores relevantes no han sido claros. Nuestro estudio llena este vacío al identificar una nueva vía para la especificación del destino celular», explica Momoko. Ikeuchi, el investigador principal de este estudio.
Estudios previos de su equipo ya han demostrado un papel WOX13 En la reparación de tejidos y la adhesión de órganos después del injerto. Por lo tanto, primero probaron el papel potencial de este gen en el control de la regeneración de brotes en A wox13 Arabidopsis mutante (una planta con disfunción WOX13) utilizando un sistema de cultivo de tejidos de dos pasos. El fenotipo y el análisis de imágenes mostraron que la regeneración del tallo se aceleró (3 días más rápido) en las plantas deficientes WOX13y más lento cuando WOX13 expresión creada. Además, en plantas normales, WOX13 mostró niveles de expresión reducidos localmente en el SAM. Estos resultados indican que WOX13 Puede regular pasivamente la regeneración de brotes.
Para validar sus hallazgos, los investigadores compararon wox13 mutantes y plantas de tipo salvaje (normales) usando secuenciación de ARN en múltiples puntos de tiempo. ausencia WOX13 no ha cambiado mucho Arabidopsis Expresión génica en condiciones inductoras de callos. Sin embargo, las condiciones inductoras de disparo mejoraron significativamente las modificaciones inducidas. Wox 13 La mutación, que conduce a la regulación positiva de los genes reguladores de brotes meristemáticos. Curiosamente, estos genes fueron reprimidos dentro de las 24 horas de WOX13 Sobreexpresión en plantas mutantes. En general, lo encontraron WOX13 Inhibe un subconjunto de reguladores meristemáticos durante la activación de genes moduladores de la pared celular involucrados en la expansión celular y la diferenciación celular. La secuenciación de ARN de una sola célula basada en Quartz-Seq2 (scRNA-seq) confirmó el papel clave de WOX13 En la determinación del destino de las células callosas multipotentes.
Este estudio destaca que, a diferencia de los reguladores negativos conocidos de la regeneración vegetal, que solo inhiben la transformación de callo a SAM, WOX13 Previene la especificación de SAM fomentando destinos alternativos. Logra esta inhibición a través de un circuito regulatorio represivo recíproco con el regulador WUSy promover el destino de las células no estructurales al inhibir la transcripción WUS y otros reguladores de SAM y estimulan los modificadores de la pared celular. De este modo, WOX13 Actúa como un regulador clave de la eficiencia de la regeneración. Nuestros hallazgos muestran que el nocaut WOX13 Puede mejorar la adquisición del destino de los brotes y mejorar la eficiencia de la regulación de los brotes. Esto significa que WOX13 Knockout se puede utilizar como herramienta en agricultura y horticultura y para promover la regeneración de cultivos a través del cultivo de tejidos mediante el cultivo de nuevos brotes”.
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