Un módulo SHR-SCR especifica el destino de las células corticales de las legumbres para permitir la nodulación

Área de la Ciencia:

• Biología vegetal
• Genética molecular
• Biología evolutiva

Sus antecedentes:

• Las legumbres establecen relaciones simbióticas únicas con los rizobios fijadores de nitrógeno.
• La base celular para esta simbiosis, particularmente en las células corticales de la raíz, sigue siendo incompletamente entendida.
• Las teorías anteriores sugirieron que las propiedades únicas de las células corticales de la raíz de las legumbres facilitaban la simbiosis rizobíaca.

Objetivo del estudio:

• Investigar los mecanismos moleculares que subyacen al destino celular único y al programa de desarrollo en las células corticales de la raíz de las leguminosas.
• Determinar el papel de la red de genes SHORTROOT-SCARECROW (SHR-SCR) en el inicio de la simbiosis rizobíaca y la organogénesis de los nódulos.
• Explorar la importancia evolutiva del módulo SHR-SCR en el desarrollo de la endosimbiosis leguminosa-rizobia.

Principales métodos:

• Análisis de los patrones de expresión génica, específicamente SCR y SHR, en las células corticales de la raíz de Medicago truncatula.
• Investigación de la localización y la función de la proteína SHR en M. truncatula en comparación con la no leguminosa Arabidopsis thaliana.
• Estudiar la conservación de la red cortical SHR-SCR entre las especies de legumbres y su respuesta a las señales rizobiales.
• Inducción experimental de la expresión ectópica de SHR y SCR para evaluar su efecto en la división celular de la raíz.

Principales resultados:

• Un programa de células madre SHORTROOT-SCARECROW (SHR-SCR) conservado en las células corticales de Medicago truncatula especifica su destino distinto.
• La red SHR-SCR se expresa en las células corticales de las legumbres, con la proteína SHR que se acumula desde la estela, un mecanismo ausente en Arabidopsis.
• Esta red se conserva en las legumbres, responde a las señales rizobiales y desencadena la división celular cortical específica de las legumbres para la formación de nódulos.
• La activación ectópica de SHR y SCR en legumbres indujo con éxito la división de células corticales de la raíz.

Conclusiones:

• La adquisición del módulo SHR-SCR cortical permitió la división celular acoplada y la infección rizobia en las legumbres.
• Esta innovación molecular se propone como un evento central en la evolución de la endosimbiosis rizobia en las legumbres.
• El estudio aclara un mecanismo genético clave que impulsa el desarrollo simbiótico específico de las legumbres.