Adaptación del meristemo radicular a condiciones de estrés osmótico: un enfoque integrado desde la expansión celular hasta la expresión génica

Abstract

El meristemo radicular debe enfrentar uno de los ambientes más complejos en la tierra: el suelo, cuyas propiedades fisicoquímicas pueden variar dramáticamente en la escala de micras exponiendo a las raíces a distintos tipos de estrés como el osmótico. El estrés osmótico limita la habilidad de las células de absorber agua provocando un retraso del crecimiento. Nuestro grupo viene trabajando con el mutante de Arabidopsis ttl1 y ha caracterizado el crecimiento de la raíz del mutante en condiciones de crecimiento control y de shock osmótico. En la caracterización realizada se observó que ttl1 tiene un menor número de células corticales en el meristemo proximal (MP), una longitud menor de la célula madura y paredes celulares más elásticas en la zona de elongación del meristemo radicular en comparación a Col -0 en raíces crecidas en condiciones de crecimiento control. Cuando las raíces de ttl1 son sometidas a un shock osmótico de 7 días se observó que desaceleran su tasa de crecimiento debido a una disminución en el número de células corticales en el MP y a una reducción en el largo de la célula madura. Además, se observó que ttl1 tiene un fenotipo de expansión exacerbada de las células epidermicas de la zona de elongación (ZE) del meristemo radicular en raíces crecidas en condiciones de shock osmótico. El presente trabajo se basa en la hipotesis de que existe una respuesta fenotípica y transcripcional diferencial del meristemo radicular del mutante ttl1 de Arabidopsis en condiciones de estrés osmótico. Los objetivos especificos fueron: 1) Caracterización del meristemo de raíces de Col-0 y ttl1 y evaluación de su capacidad de recuperación en condiciones de crecimiento en gradiente osmótico; 2) Análisis de la expresión de genes de la familia TTL, genes de síntesis y señalización de brasinosteroides, síntesis y remodelación de pared y ciclo celular en raíces de ttl1 en condiciones control y de estrés osmótico. Los resultados mostraron que las tasas de crecimiento de las raíces de Col-0 y ttl1 crecidas en el gradiente osmótico se desaceleraron menos que en el shock osmótico. Además, se observó una menor disminución en el número de células en el MP y el largo de la célula madura con respecto a lo ocurrido en el shock osmótico. En el crecimiento en gradiente osmótico la menor tasa de crecimiento de la raíz de ttl1 fue asociada a un menor número de células en el MP, que pasan más tiempo en la ZT (Zona de Transición) y que alcanzan una menor longitud en su madurez. A diferencia del crecimiento en shock osmótico, durante el crecimiento en gradiente osmótico no se observó la expansión radial exacerbada en las células epidermicas de la ZE de ttl1. También comprobamos transcripcionalmente que en condiciones control los genes de biosíntesis de pared celular primaria en el mutante ttl1 tienen niveles de expresión más bajos que el genotipo silvestre lo que es concordante con la mayor flexibilidad de las paredes celulares de las células epidérmicas de la ZE del mutante. La expresión de los genes CESAs en el gradiente osmótico podría explicar la ausencia del fenotipo de expansión celular exacerbada en ttl1. En condición control, los patrones de expresión de genes vinculados a síntesis y señalización de BRs podrían sugerir que ttl1 tiene niveles menores de auxinas y brasinosteroides. La pérdida de integridad de la pared celular en el mutante ttl1, sumado a los patrones de expresión de los 10 genes que integran el Complejo Celulosa Sintasa y la CYCD3;1 sugieren que el gen TTL1 podría estar involucrado en un mecanismo “de afuera hacia adentro”controlando la progresión del ciclo celular en el MP de Arabidopsis.