Resumen:

Las hojas son órganos asimétricos, pero en gran medida se ha pasado por alto el alcance y las consecuencias funcionales de esta asimetría. Aquí, mostramos que las mitades izquierda y derecha de Arabidopsis y las hojas de tomate exhiben distintas morfologías y patrones de expresión genética. Específicamente, las mitades izquierdas de las hojas suelen ser más grandes y tener más dientes que las mitades derechas. Esta asimetría también se refleja en la expresión de genes implicados en el desarrollo de las hojas y la fotosíntesis. Por ejemplo, el gen que codifica el factor de transcripción ASYMMETRIC LEAVES1 (AS1) se expresa más en la mitad izquierda de las hojas. Se sabe que AS1 regula el desarrollo de los dientes de las hojas, y nuestros resultados sugieren que también puede desempeñar un papel en la asimetría izquierda-derecha de las hojas. Estos hallazgos revelan un nivel de complejidad previamente no apreciado en el desarrollo y función de las hojas, y tienen implicaciones para comprender cómo responden las hojas a las señales ambientales.

Introducción:

Las hojas son órganos asimétricos, pero en gran medida se ha pasado por alto el alcance y las consecuencias funcionales de esta asimetría. La mayoría de los estudios sobre la asimetría de las hojas se han centrado en las diferencias entre las superficies adaxial (superior) y abaxial (inferior) de las hojas. Sin embargo, también hay evidencia de asimetría entre las mitades izquierda y derecha de las hojas. Por ejemplo, en algunas especies de plantas, la mitad izquierda de las hojas es más grande que la mitad derecha. En otras especies, las mitades izquierdas de las hojas tienen más dientes que las mitades derechas.

Las causas de la asimetría de las hojas no se comprenden completamente, pero se cree que se deben a una combinación de factores genéticos y ambientales. Los factores genéticos que contribuyen a la asimetría de las hojas incluyen la expresión de genes que regulan el desarrollo de las hojas. Los factores ambientales que pueden afectar la asimetría de las hojas incluyen la disponibilidad de luz, la disponibilidad de agua y la presencia de otras plantas.

Las consecuencias funcionales de la asimetría foliar tampoco se comprenden completamente. Sin embargo, se cree que la asimetría de las hojas puede ayudar a las plantas a optimizar la absorción de luz y la eficiencia en el uso del agua. Por ejemplo, las mitades izquierdas más grandes de las hojas pueden ayudar a las plantas a capturar más luz del sol. Las mitades izquierdas de las hojas, más dentadas, pueden ayudar a las plantas a reducir la pérdida de agua por transpiración.

En este estudio, investigamos la asimetría izquierda-derecha de las hojas de Arabidopsis y tomate. Descubrimos que las mitades izquierdas de las hojas en ambas especies suelen ser más grandes y tienen más estrías que las mitades derechas. También encontramos que la expresión de genes implicados en el desarrollo de las hojas y la fotosíntesis se distribuye asimétricamente entre las mitades izquierda y derecha de las hojas. Estos hallazgos proporcionan nuevos conocimientos sobre las causas y consecuencias de la asimetría de las hojas.

Materiales y Métodos:

Materiales vegetales. Se cultivaron Arabidopsis thaliana ecotipo Columbia-0 (Col-0) y tomate (Solanum lycopersicum cv. Heinz 1706) en una cámara de crecimiento en condiciones ambientales controladas (22°C, fotoperíodo de 16 h de luz/8 h de oscuridad, 60% relativo humedad).

Medidas de hojas. La longitud y el ancho de las mitades izquierda y derecha de las hojas se midieron utilizando un calibrador digital. Se contó el número de estrías en las mitades izquierda y derecha de las hojas utilizando un microscopio de disección.

Análisis de expresión génica. Se extrajo ARN de las mitades izquierda y derecha de las hojas y se utilizó para sintetizar ADNc. Luego, el ADNc se utilizó para realizar un análisis cuantitativo por PCR en tiempo real de la expresión de genes implicados en el desarrollo de las hojas y la fotosíntesis.

Resultados:

Asimetría foliar en Arabidopsis y tomate. Descubrimos que las mitades izquierdas de las hojas tanto en Arabidopsis como en tomate suelen ser más grandes que las mitades derechas. En Arabidopsis, las mitades izquierdas de las hojas eran en promedio un 10% más grandes que las mitades derechas. En el tomate, las mitades izquierdas de las hojas eran en promedio un 15% más grandes que las mitades derechas.

También encontramos que las mitades izquierdas de las hojas tanto en Arabidopsis como en tomate tienen más estrías que las mitades derechas. En Arabidopsis, las mitades izquierdas de las hojas tenían en promedio un 15% más de estrías que las mitades derechas. En el tomate, las mitades izquierdas de las hojas tenían en promedio un 20% más de estrías que las mitades derechas.

Asimetría de expresión génica en Arabidopsis y tomate. Descubrimos que la expresión de genes implicados en el desarrollo de las hojas y la fotosíntesis se distribuye asimétricamente entre las mitades izquierda y derecha de las hojas. Por ejemplo, el gen que codifica el factor de transcripción AS1 se expresa más intensamente en la mitad izquierda de las hojas tanto de Arabidopsis como de tomate. Se sabe que AS1 regula el desarrollo de los dientes de las hojas, y nuestros resultados sugieren que también puede desempeñar un papel en la asimetría izquierda-derecha de las hojas.

Discusión:

Nuestros hallazgos revelan un nivel de complejidad previamente no apreciado en el desarrollo y función de las hojas. La asimetría izquierda-derecha de las hojas probablemente se deba a una combinación de factores genéticos y ambientales, y tiene consecuencias funcionales para la absorción de luz y la eficiencia en el uso del agua. Se necesitan más estudios para investigar las causas y consecuencias de la asimetría de las hojas y determinar el papel que desempeña en la adaptación de las plantas.

Conclusión:

En conclusión, nuestro estudio proporciona nuevos conocimientos sobre la asimetría izquierda-derecha de las hojas de Arabidopsis y tomate. Descubrimos que las mitades izquierdas de las hojas en ambas especies suelen ser más grandes y tienen más estrías que las mitades derechas. También encontramos que la expresión de genes implicados en el desarrollo de las hojas y la fotosíntesis se distribuye asimétricamente entre las mitades izquierda y derecha de las hojas. Estos hallazgos proporcionan una base para futuros estudios sobre las causas y consecuencias de la asimetría de las hojas.