La increíble plasticidad regenerativa de las plantas ¿Cómo se regenera un órgano tras la embriogénesis?

Las plantas presentan capacidades regenerativas asombrosas, pudiendo formar nuevos órganos a partir de tejidos tras la embriogénesis. Los explantos aéreos, generalmente segmentos de tallo u hojas, pueden regenerar raíces, lo que les permite formar una planta completa y sobrevivir. Este proceso se conoce como enraizamiento y tiene un alto potencial biotecnológico en la generación de plantas resistentes a enfermedades, mejora genética y micro-propagación. El enraizamiento puede inducirse por estrés, herida o por aplicación de hormonas, normalmente auxinas. La inducción de raíces por técnicas de cultivo in vitro se logra en muchos casos por aplicación hormonal pero también puede lograrse en medio libre de hormonas, lo que facilita su manipulación. Los mecanismos moleculares implicados en el enraizamiento en medio libre de hormonas no se conocen en profundidad.

Investigaciones realizadas por el laboratorio de “ROOT ORGANOGENESIS, REGENERATION AND ROOTING” del CBGP en colaboración con investigadores de la Universidad de Elche han identificados los eventos morfológicos y principales reguladores moleculares del enraizamiento de hojas en medio libre de hormonas en la planta modelo Arabidopsis thaliana. Estos resultados se han publicado en la revista Plant Physiology.
La regeneración de raíces visibles y funcionales a partir de hojas requiere de 6-7 días. La regeneración comienza por la activación de genes relacionados con la biosíntesis de auxinas y citoquininas así como de transportadores hormonales, confluyendo la señalización hormonal en la zona adyacente al punto de escisión (Fig.1A). Esta señalización desencadena eventos de proliferación de las células de la vasculatura, lo que genera una estructura de tipo callo que es necesaria para un correcto enraizamiento de la hoja. A esta estructura la hemos denominado callo endógeno, ya que es diferente del callo formado por la aplicación de hormonas. A continuación son necesarios eventos de reprogramación celular, habiéndose identificado genes y factores necesarios para la formación de células fundadoras de raíz y de células madre y que regulan la formación y organización de los tejidos de la nueva raíz (Fig1B).

Imagen: Modelo de regeneración de raíces a partir de hojas en Arabidopsis thaliana. A) Estadios de la formación de raíces basados en los cambios morfológicos y de expresión de marcadores B) Regulación de los distintos estadios de la organogénesis basada en los fenotipos de los mutantes.

Publicación Original:

Bustillo-Avendaño, E; Ibáñez, S; Sanz, O; Sousa Barros, JA; Gude, I; Perianez-Rodriguez, J; Micol, JL; Del Pozo, JC; Moreno-Risueno, MA; Pérez-Pérez, JM. 2018. "Regulation of Hormonal Control, Cell Reprogramming, and Patterning during De Novo Root Organogenesis". Plant Physiology. DOI: 10.1104/pp.17.00980".