Las plantas también sufren de estrés

Universidad de Melbourne

Panel izquierdo (plantas cultivadas en sal): Las plantas con proteínas CC (tipo salvaje) crecen mejor en sal que contiene los medios de comunicación que las plantas mutantes, faltan los genes CC.

Panel derecho (dentro de la célula): A … ver más

Crédito: célula

Alto contenido de sal en el suelo subraya dramáticamente biología de las plantas y reduce el crecimiento y el rendimiento de los cultivos. Ahora los investigadores han encontrado proteínas específicas que permiten a las plantas crecen mejor bajo estrés salino, y pueden ayudar a criar a futuras generaciones de más plantas de cultivo tolerantes a la sal.

El profesor Staffan Persson dirigió el estudio y dijo que a diferencia de los seres humanos que pueden alejarse de los aperitivos salados o beber más agua, una planta se ha quedado atascado en alta sal (o solución salina) y los suelos deben utilizar otras tácticas para hacer frente.

“Cada vez más de los cultivos del mundo se enfrentan a estrés salino con alto contenido de sal en los suelos (también conocido como la salinidad) que afectan a un 20% del total, y el 33% de las tierras de regadío, la agricultura en todo el mundo,” dijo el profesor Persson, de la Universidad de Melbourne , Australia, anteriormente en el Instituto Max Planck de Fisiología Molecular de Plantas.

“Para el año 2050 se estima que necesitamos aumentar nuestra producción de alimentos en un 70% para alimentar a un adicional de 2.3 millones de personas. La salinidad es un factor limitante para este objetivo ya que más del 50% de la tierra cultivable puede ser afectado por la sal del año 2050, ‘

“Por lo tanto, de gran importancia agrícola es encontrar genes y mecanismos que pueden mejorar el crecimiento de plantas en tales condiciones.”

El equipo ha identificado una familia de proteínas que ayuda a las plantas a crecer el consumo de sal, y se describe un mecanismo de cómo estas proteínas ayudan a las plantas para producir su biomasa en condiciones de estrés salino. El trabajo fue publicado hoy en el journalCell.

“Las plantas necesitan para hacer que las células más grandes y más de ellos si quieren crecer y desarrollarse”, añadió el profesor Persson.

“A diferencia de las células animales, las células vegetales están rodeadas por un exoesqueleto celular, llamado paredes celulares que crecimiento de las plantas directa y protegen la planta contra enfermedades. Es importante destacar que la mayor parte de la biomasa de plantas se compone de la pared celular con celulosa es el componente principal.

“Por lo tanto, el crecimiento de la planta depende en gran medida de la capacidad de las plantas para producir las paredes celulares de celulosa y, también bajo condiciones de estrés, y por lo tanto no es de extrañar que la investigación sobre la biosíntesis de la pared celular es de alta prioridad.”

Estudios previos realizados por grupo y otros investigación del Dr. Staffan Persson han demostrado que el complejo de proteína de la producción de celulosa, llamado celulosa sintasa, interactúa con, y es guiado por, una estructura de polímero intracelular, llamado microtúbulos. Esta interacción es importante para la forma y la estabilidad de las células vegetales.

La investigación actual reveló que una familia hasta ahora desconocido de proteínas es compatible con la maquinaria de la celulosa sintasa en condiciones de estrés salino, y fue nombrado “Compañeros de celulosa sintasa (CC).” Se demuestra que estas proteínas, que llamamos proteínas CC, son parte de la complejo de celulosa sintasa en la síntesis de celulosa “, dijo el profesor Persson.

Los investigadores descubrieron que la actividad de los genes CC se incrementó cuando las plantas fueron expuestas a altas concentraciones de sal. Por lo tanto, el equipo de investigación la hipótesis de una implicación de estas proteínas en la tolerancia a la salinidad de las plantas.

“Para probar esta hipótesis se supriman múltiples genes de la familia de genes de CC en la planta modelo Arabidopsis thaliana (berro de Thale), y crecieron las plantas en medios que contienen sal. Estas plantas mutadas realizan mucho peor que las plantas de tipo silvestre “, explica Christopher Kesten, estudiante de doctorado en el grupo de investigación del Dr. Persson, y co-primer autor de este estudio.

“En un paso adicional, hicimos versiones fluorescentes de las proteínas CC y observamos, con la ayuda de un microscopio especial, dónde y cómo funcionan. Fue una sorpresa ver que eran capaces de mantener la organización de los microtúbulos bajo estrés salino. Esta función ayudó a las plantas para mantener la síntesis de celulosa durante el estrés “, añade la doctora Anne Endler, también co-primer autor de este estudio.

El grupo de investigación demostró que mientras que las plantas de control podrían mantener sus microtúbulos intactos, las plantas que carecen de la actividad de CC fueron incapaces de hacerlo. Esta pérdida de función de los microtúbulos condujo a un fallo en el mantenimiento de la síntesis de celulosa, lo que explica la reducción en el crecimiento de plantas sobre la sal. Por tanto, estos resultados proporcionan un mecanismo para la forma en que la producción de biomasa vegetal CC proteínas ayuda en virtud del estrés salino.

El Dr. Staffan Persson fue líder del grupo en el Instituto Max Planck de Fisiología Molecular de Plantas hasta enero de 2015. Ahora está en la Escuela de Biociencias “en la Universidad de Melbourne en Australia.

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