Nuevas técnicas revelan un gen clave en el crecimiento del tallo de las plantas

Las limitaciones de las técnicas de generación de imágenes en vivo actuales suponen que normalmente sólo pueden visualizarse con precisión las partes accesibles de las plantas. Por lo tanto, áreas como las hojas y las flores han ocupado un lugar central en la investigación del desarrollo de la planta, mientras que los orígenes celulares de crecimiento de los tallos de las plantas están enterrados bajo varias capas de otras células y, como consecuencia, ha sido difícil explorar cómo se controla el crecimiento del tallo.

El profesor Robert Sablowski y su equipo del Centro John Innes desarrollaron nuevas técnicas de imagen celular que les permitan visualizar los cambios en las células por debajo de la superficie de la planta. En particular, el equipo se centró en el meristemo apical del tallo (SAM, por sus siglas en inglés), un grupo de células al final del tallo, que se diferencian por formar diferentes tipos de tejidos de la planta y determinar el tamaño y la forma general de la planta.

Sablowski explica: "Para entender cómo controlan los genes la forma de la planta, tenemos que comprender cómo afectan al crecimiento y división de las células que componen la planta. Las células que forman el tejido del tronco se encuentran en una parte del SAM llamada 'zona torácica', que está enterrada debajo de capas de células con otras funciones".

"Los dos métodos principales que los científicos suelen utilizar para observar células bajo el microscopio no eran adecuados en este caso: las imágenes en vivo revelan cómo las células crecen y se dividen con el tiempo, pero la zona torácica es demasiado profunda para dar claras imágenes en directo. El otro método consiste en cortar a través del SAM para ver las células de la zona torácica", añade.

"Sin embargo, no se puede hacer eso con células vivas en crecimiento, por lo que los datos resultantes no son en 'tiempo real'. Para empeorar las cosas, la zona torácica no está claramente delimitada, así que es difícil de diferenciar del resto del SAM", matiza.

INFLUYE EN LA DIRECCIÓN DE LA DIVISIÓN CELULAR

Para evitar estos problemas, los científicos combinaron dos enfoques. En primer lugar, usaron las plantas normales de tipo salvaje 'Arabidopsis thaliana', marcaron las células individuales con un marcador fluorescente brillante y siguieron a los descendientes de estas células en el meristemo torácico. En el segundo enfoque, utilizaron información grabada en las paredes celulares para inferir cómo crece la zona torácica: las paredes más finas producidas durante las divisiones celulares recientes brillaban con menos intensidad que las paredes celulares más gruesas y antiguas y las imágenes en 3D de las nuevas paredes celulares revelaron las direcciones de crecimiento y división celular.

A continuación, los investigadores repitieron el experimento, pero emplearon tejidos del SAM de una planta de 'Arabidopsis' mutante que carece de un gen llamado REPLUMLESS (RPL) para ver el efecto que tuvo en el crecimiento celular.

"Ya se sabía que RPL debe estar involucrado en el desarrollo del tallo, ya que se expresa en todo el SAM, incluso en la zona torácica, y la mutación de este gen da lugar a tallos cortos, pero hasta ahora no sabíamos cómo", afirma Stefano Bencivenga, primer autor del artículo.

"Esta vez, en las imágenes de SAM de la planta sin RPL, nos dimos cuenta de que, aunque las células crecieron a la misma velocidad, estaban dispuestas en ángulos diferentes en lugar de todas perfectamente orientadas en la misma dirección", agrega.

"Esto nos mostró que RPL no afecta a la velocidad o el número de células que crecen en la zona torácida, sino que afecta a la orientación en la que las células se dividen, ya que forman nuevo tejido del tallo de la planta. En otros experimentos, también descritos en nuestro documento, se demuestra que RPL reprime otros genes implicados en la creación de límites de los órganos", describe Sablowski.

"Esto es importante debido a que estos genes de límites de órganos son conocidos por reducir el crecimiento en las regiones que separan el SAM de nuevos órganos, como hojas y flores. Además de ser un importante avance en nuestra comprensión del desarrollo del tallo, podríamos emplear este conocimiento para influir en características de las plantas con una importancia práctica fundamental", concluye.