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Un estudio encuentra clave para el mecanismo de control de crecimiento de las plantas

Daniel Szymanski usó la planta modelo Arabidopsis (en su mano) para mapear las vías complejas que controlan la forma de la célula vegetal. Los hallazgos pueden ser clave para mejorar la calidad del algodón (en el fondo) cultivado en los Estados Unidos. (Foto: Purdue Ag Comunicación/Tom Campbell)

Un estudio de la Universidad de Purdue (Estados Unidos) ha mapeado una serie compleja de vías que controlan la forma de las células vegetales. Los hallazgos son un paso importante hacia la personalización de cómo las plantas crecen para satisfacer las necesidades agronómicas particulares y mejorar la calidad del algodón cultivado.

La producción de algodón es una industria de $ 25 mil millones solo en los Estados Unidos, pero los tipos de algodón que los algodoneros pueden crecer allí son de menor calidad que el algodón premium egipcio o el Pima, que tienen diámetros de fibra más pequeños. Daniel Szymanski, profesor del Departamento de Botánica y Fitopatología, analizó cómo las redes de señalización intracelulares modelan las paredes celulares para generar formas y tamaños de células particulares. Este conocimiento en el sistema modelo de Arabidopsis (planta muy usada en investigación de ciencias vegetales) se puede utilizar para generar células de fibra de algodón con un diámetro menor o una mayor resistencia.

En los hallazgos publicados en la revista Current Biology, Szymanski describió cómo los microtúbulos y la actina, polímeros proteicos que forman los citoesqueletos (andamiaje que mantiene la estructura interna de la célula) de las células vegetales, están organizados para especificar las propiedades mecánicas de las paredes celulares que definen la forma de las células.

El grupo de Szymanski descubrió que los microtúbulos atrapan una proteína llamada SPIKE 1 dentro del ápice de una célula donde SPIKE 1 recluta maquinarias proteicas adicionales que producen la formación de filamentos de actina. Las redes de filamentos de actina se organizan luego como vías para el transporte intracelular a larga distancia y la entrega regulada de materiales de pared celular que son necesarios para el crecimiento celular.

“SPIKE 1 es un regulador maestro en las células, un interruptor que cuando se activa determina la hora y la ubicación donde se polimerizan las redes de actina”, dijo Szymanski.

La ubicación y actividad de SPIKE1 es importante. Sin este, el crecimiento está mal regulado, dando lugar a formas de células distorsionadas que no se amoldan adecuadamente. La proteína SPIKE1 es una de un número creciente de herramientas que podrían usarse para programar el tamaño y las formas de las células económicamente importantes, incluidas las fibras de algodón.

Szymanski dijo que esta nueva comprensión también jugará un rol más amplio en el diseño de plantas que tengan diferentes formas y tamaños de células.

“Las células son bloques de construcción para tejidos y órganos, y tienen el potencial de influir en rasgos clave como el tamaño de la hoja”, dijo Szymanski. “Este trabajo proporciona una base de conocimiento que permitirá la ingeniería de células, tejidos y órganos”.

Un fondo de Biociencias Moleculares y Celulares de la Fundación Nacional de Ciencia (EEUU) apoyó esta investigación.

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