Identificación de las redes de regulación génica asociadas a las respuestas de tolerancia/sensibilidad del meristemo de raíz al estrés osmótico

Abstract

El meristemo radicular debe enfrentar uno de los ambientes más complejos en la tierra: el suelo, cuyas propiedades fisicoquímicas pueden variar dramáticamente en la escala de micras exponiendo a las raíces a distintos tipos de estrés como el osmótico. El estrés osmótico limita la habilidad de las células de absorber agua provocando un retraso o detención del crecimiento. Nuestro grupo viene trabajando con el mutante de Arabidopsis ttl1, hipersensible al estrés osmótico. Resultados previos mostraron que ttl1 presenta paredes celulares más elásticas en la zona de elongación de la raíz, lo que podría estar explicando parte del fenotipo observado en condiciones de shock osmótico. En este trabajo desarrollamos un método que busca simular condiciones de retención de agua similares a las de un suelo en condición de déficit hídrico. Utilizando un gradientómetro establecimos un gradiente osmótico con concentraciones crecientes de manitol (0 a 400 mM) que genera potenciales osmóticos decrecientes (0 a -1.2 MPa) en placas de petri. Este sistema permitió cuantificar el crecimiento de la raíz primaria de Col-0, ttl1 en condiciones de disponibilidades decrecientes de agua. La tasa de crecimiento de las raíces de Col-0 pasó de 0,26 cm/día en el rango de concentraciones de 200 a 300 mM manitol a 0,22 cm/día en el rango de 300 a 400 mM de manitol. Luego de 17 días en el gradiente osmótico las raíces alcanzaron la zona con - 1.2 MPa de potencial osmótico y el número de células en el MP se redujo en un 25%, en contraposición a lo observado con el shock osmótico en el cual Col-0 reduce el número de células en el MP un 30% luego de 7 días en el mismo y ttl1 un 42%. Además, la respuesta de ambos genotipos luego de atravesar todo el gradiente osmótico (de 0 a -1.2 MPa) y permanecer creciendo 11 días a -1.2 MPa fue menos severa que cuando se crecieron durante 7 días en un shock osmótico de -1.2 MPa. Analizamos la respuesta transcripcional de genes relacionados a síntesis de pared celular en el mutante ttl1 en raíces crecidas en condiciones control vs aquellas crecidas durante 7 días en 400 mM de manitol. Se observó que el mutante ttl1 expresa significativamente menos CESA1, CESA3, CESA6 y de CSLA9 que Col-0 en condiciones de crecimiento control. Sin embargo, luego de 7 días bajo shock osmótico (-1.2 MPa) la expresión de CESA3, CESA6 y CSLA9 aumentó con respecto al mutante en condiciones de crecimiento control. También se están analizando por qRT-PCR la expresión de estos genes en plantas crecidas en el gradiente osmótico. El sistema en gradiente, hasta donde sabemos, no ha sido muy utilizado y abre nuevas oportunidades para realizar diversos estudios moleculares en condiciones que simulan mejor el crecimiento en suelos sometidos a déficit hídrico.