Cómo una proteína que conecta el calcio y la hormona vegetal regula el crecimiento de las plantas

El crecimiento de las plantas está fuertemente condicionado por las condiciones ambientales como la luz, la humedad, la sequía y la salinidad, entre otros factores. Pero la forma en que las plantas integran las señales ambientales y los procesos de desarrollo codificados en sus genes sigue siendo un misterio.

Un nuevo estudio de la Universidad de Tel Aviv encuentra que un mecanismo único que involucra calcio , la hormona vegetal auxina y una proteína de unión al calcio es responsable de regular el crecimiento de las plantas . Los investigadores dicen que una proteína que se une al calcio regula las respuestas de auxina y los niveles de calcio, creando una interfaz que determina cómo crecen las plantas .

El estudio fue dirigido por el profesor Shaul Yalovsky de la Facultad de Ciencias de la Vida George S. Wise de TAU y publicado en PLOS Biology. La investigación para el estudio fue realizada por los estudiantes graduados de TAU Ora Hazak y Elad Mamon y sus colegas. Es el fruto de una colaboración con el Prof. Joel Hirsch del Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de TAU, el Prof. Jörg Kudla de la Universidad de Münster y el Prof. Mark Estelle de la Universidad de California, San Diego.

«Determinar los mecanismos que subyacen a la plasticidad del desarrollo de las plantas es esencial para la innovación agrícola», explica el profesor Yalovsky. «Se creyó durante varias décadas que el calcio y la auxina interactuaron durante el desarrollo de una planta, pero los mecanismos exactos subyacentes a esta ‘conversación cruzada’ no estaban claros.

«Hemos descubierto que la auxina se comunica con el calcio a través de una proteína de unión llamada CMI1. Creemos que nuestra investigación tendrá aplicaciones a largo plazo para agricultores y expertos agrícolas, que podrán aprovechar esta información para adaptar las generaciones futuras de plantas a condiciones ambientales extremas. tales como altas temperaturas, sequía y alta salinidad en el suelo «.

Los niveles de la hormona vegetal auxina determinan dónde se desarrollan las hojas en una planta, cuántas ramas tiene una planta y cómo se desarrollan las raíces. Los niveles de calcio cambian en las plantas en respuesta a señales ambientales como temperaturas altas o bajas, salinidad del suelo y el tacto, así como en respuesta a los niveles de auxina.

«Antes de nuestra investigación, no estaba claro cómo tuvo lugar la interacción entre el calcio y la auxina», agrega el profesor Yalovsky. «Ahora sabemos que cuando los niveles de auxina son altos, los niveles de la proteína de unión CMI1 recién descubierta son altos. Descubrimos que esta proteína regula las respuestas de auxina y los niveles de calcio y que se une al calcio».

Las respuestas de las plantas a la auxina son lentas o rápidas. Las respuestas lentas tienen lugar en el transcurso de horas y días y dependen de las vías de expresión génica, mientras que las respuestas rápidas tienen lugar en minutos. Las características de CMI1 permiten respuestas rápidas a los niveles de auxina, que dependen de la presencia de calcio.

«Utilizamos una colección muy amplia de herramientas y enfoques que nos permitieron llevar a cabo nuestros análisis desde el nivel de toda la planta, hasta el nivel de tejidos y células, y finalmente hasta el nivel de moléculas», concluye el profesor Yalovsky. . «El siguiente paso será identificar los componentes celulares que interactúan con la proteína que descubrimos».

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