En un estudio publicado en Cell El 22 de mayo, investigadores dirigidos por el Prof. Li Chuanyou del Instituto de Genética y Biología del Desarrollo (IGDB) de la Academia de Ciencias de China informaron su descubrimiento de que el FACTOR DE REGENERACIÓN 1 (REF1) es la principal señal local de la herida que instiga respuestas regenerativas de las plantas. Este descubrimiento sugiere un método conveniente para mejorar la eficiencia de transformación de cultivos difíciles de transformar aumentando su capacidad de regeneración.
En comparación con sus homólogos animales, las plantas sufren lesiones con mayor frecuencia y han desarrollado una capacidad extraordinaria para afrontarlas. Al sufrir una lesión, las plantas activan inmediatamente respuestas de defensa para prevenir la infección por patógenos y/o el ataque de insectos. Paralelamente, las plantas activan la reprogramación celular para reparar tejidos dañados y regenerar partes del cuerpo perdidas.
Si bien las señales de las heridas y las cascadas de señalización utilizadas por las plantas para activar las respuestas de defensa inducidas por las heridas se conocen bien, los mecanismos moleculares que subyacen a las respuestas regenerativas inducidas por las heridas siguen siendo oscuros.
Aunque la herida es esencial para iniciar varios tipos de regeneración de órganos, la naturaleza bioquímica de las supuestas señales locales de la herida que gobiernan este proceso ha seguido siendo un misterio durante siglos.
Además, la capacidad regenerativa de las plantas en la naturaleza varía ampliamente entre especies y genotipos, lo que es uno de los principales obstáculos para aprovechar plenamente el potencial de las tecnologías de transformación genética y edición del genoma para el mejoramiento de cultivos. Por lo tanto, entre las 125 preguntas importantes sin respuesta enumeradas por la revista Science , "¿Qué controla la regeneración de órganos?" fue seleccionada como una de las 25 preguntas principales.
Teniendo en cuenta que la regeneración y la defensa son facetas interconectadas de las respuestas a las heridas de las plantas, es razonable especular que los mutantes del tomate defectuosos en la supuesta señal de regeneración mostrarían tanto una capacidad de regeneración comprometida como respuestas de defensa deterioradas.
Basándose en este principio, los investigadores identificaron un mutante spr9 que es defectuoso tanto en las respuestas de defensa inducidas por heridas como en las respuestas regenerativas. spr9 afecta principalmente a las respuestas de defensa locales y suprime la capacidad de formación de callos inducida por heridas y regeneración de brotes, lo que sugiere que el gen SPR9 desempeña un doble papel en la regulación de la defensa local inducida por heridas y la regeneración de órganos.
Los estudios de clonación de genes revelaron que el gen SPR9 codifica un precursor de un péptido. El agotamiento de SPR9 abolió la capacidad regenerativa de los tomates y la sobreexpresión de SPR9 dio como resultado una capacidad regenerativa mejorada.
Además, la aplicación de su producto peptídico aumentó drásticamente la capacidad de regeneración. Por lo tanto, este péptido fue designado como FACTOR DE REGENERACIÓN 1 o REF1.
Otros estudios demostraron que REF1 es percibido por el receptor PORK1. Cuando las células vegetales se lesionan, REF1 se une a su receptor PORK1 para activar WIND1, un regulador maestro de la reprogramación celular inducida por heridas, iniciando así respuestas regenerativas.
Mientras tanto, WIND1 activado se une al promotor del gen precursor REF1 para activar su expresión, amplificando así la señalización de REF1 para la reparación de tejidos y la regeneración de órganos. Por lo tanto, REF1 actúa como una fitocitoquina para orquestar la regeneración de órganos inducida por heridas.
Dado que REF1 y su receptor están altamente conservados tanto en plantas dicotiledóneas como monocotiledóneas, la mejora de la capacidad de regeneración inducida por REF1 es un mecanismo generalizado. La aplicación de REF1 ha mejorado drásticamente la eficiencia de la transformación en varios cultivos difíciles de transformar, incluidos la soja, el trigo y el maíz.
El descubrimiento de REF1 no solo responde a la antigua pregunta de cómo las plantas inician la regeneración de órganos, sino que también proporciona un método conveniente y universal para impulsar la eficiencia de transformación de los cultivos de manera independiente de la especie y/o el genotipo.
Más información: Wentao Yang et al, El péptido REF1 es una señal de herida local que promueve la regeneración de las plantas, Cell (2024). DOI:10.1016/j.cell.2024.04.040
Información de la revista: Ciencia , Celda
Proporcionado por la Academia China de Ciencias
