Los investigadores han descubierto un mecanismo sorprendente que permite a las plantas coordinar cuidadosamente la formación y el crecimiento de nuevas partes foliares. Los hallazgos ofrecen una nueva perspectiva sobre cómo las plantas construyen órganos complejos y podrían ayudar eventualmente a los científicos a desarrollar cultivos con mejor crecimiento y arquitectura.
La capacidad de una planta para producir hojas, flores y otros órganos depende de la ubicación y el momento precisos. Primero debe determinar dónde se formará una nueva estructura antes de permitir que se expanda.
Ahora, los investigadores han descubierto el interruptor molecular que coordina estos dos pasos, revelando cómo las plantas alternan cuidadosamente entre frenar y pisar el acelerador durante el desarrollo de órganos.
El estudio, dirigido por el Dr. Alon Israeli y la profesora Naomi Ori de la Facultad de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente de la Universidad Hebrea de Jerusalem, identifica un sorprendente sistema de comunicación en dos pasos entre dos hormonas vegetales principales.
Los hallazgos explican cómo las plantas utilizan la hormona auxina para primero reprimir y luego promover la actividad de la gibbelina (AG), permitiendo que se formen nuevas estructuras foliares antes de estimular su crecimiento.
Los órganos vegetales, como las hojas, se desarrollan en dos etapas distintas. Primero, se inician nuevas estructuras en ubicaciones específicas. Solo después estas estructuras se expanden hacia órganos maduros. Aunque los científicos saben desde hace tiempo que la auxina desempeña un papel central en ambas fases, sigue sin estar claro cómo una misma hormona puede coordinar dos procesos de desarrollo tan diferentes.
Utilizando plantas de tomate como modelo, el equipo de investigación descubrió que la auxina cambia su relación con la gibbelina con el tiempo. Inmediatamente después de que comienza la señalización de auxina, activa genes que descomponen la gibbelina mientras suprimen los genes responsables de su producción. Esta reducción temporal de gibberelina crea las condiciones necesarias para que surjan nuevos folíolos. Sin embargo, a medida que avanza el desarrollo, la auxina cambia de rumbo, activando la producción de giberelina y desencadenando la rápida expansión tisular necesaria para el crecimiento de las hojas.
Para confirmar el mecanismo, los investigadores combinaron ingeniería genética, tratamientos hormonales y análisis de expresión génica. Las plantas diseñadas para mantener una mayor actividad de gibbelínicos produjeron menos folíolos, mientras que la reducción local de los niveles de gibbeletina generó folíolos adicionales en lugares donde normalmente no se desarrollarían. Por el contrario, las plantas incapaces de producir suficiente giberelina no lograron experimentar la expansión robusta de las láminas normalmente impulsada por la auxina. En conjunto, los experimentos demuestran que la misma hormona puede orquestar dos resultados opuestos en el desarrollo simplemente alterando cuándo y cómo regula a su pareja hormonal.
Más allá de explicar la formación foliar, los hallazgos sugieren que esta estrategia hormonal secuencial puede representar un principio de desarrollo más amplio utilizado en todo el reino vegetal. Se han observado patrones similares de actividad hormonal durante la formación de flores, raíces y otros órganos vegetales, lo que plantea la posibilidad de que el mecanismo recién identificado sirva como un modelo universal para el crecimiento de las plantas.
“La misma hormona debe cumplir dos tareas muy diferentes durante la formación del órgano”, dijo la profesora Naomi Ori, que dirigió el estudio. “Nuestro trabajo muestra que la auxina logra esto cambiando su conversación con la gibbelina con el tiempo: primero reduciendo la actividad de la gibbelina para permitir la formación de un nuevo órgano y luego aumentándola para impulsar el crecimiento. Esto se hace afectando a diferentes genes objetivo. Este elegante mecanismo de dos pasos ayuda a explicar cómo las plantas construyen órganos complejos con una precisión notable”.
Más allá de avanzar en el conocimiento fundamental de la biología vegetal, este descubrimiento podría ayudar a los investigadores a desarrollar cultivos con mejor arquitectura, productividad y resiliencia. Manipulando el equilibrio entre la iniciación y el crecimiento de órganos, los mejoradores podrían algún día afinar la forma de las hojas, los patrones de ramificación y otras características que influyen en el rendimiento agrícola.
El trabajo de investigación “A two-step auxin-GA cross talk regulates organ formation”, ya está disponible en Development.
