Caracterización de los procesos moleculares y celulares inducidos por la N-vanillil-octanamida sobre el crecimiento y desarrollo del sistema radicular de Arabidopsis thaliana

Abstract

Plants by their sessile nature, are exposed to different environmental stressors throughout their life cycle, so they have developed a set of strategies that allow them to adapt. Capsaicinoids are compounds of great interest, responsible for the pungent sensation of fruits of the genus Capsicum and whose biological function is associated with protection against herbivory and attack by pathogens. For this reason, it is necessary to know the possible effects of these substances on the development of plants in order to glimpse their biotechnological potential. In the present work, the effects of the synthetic capsaicinoid N-vanillil-octanamide on the development of the root system and auxin signaling of Arabidopsis thaliana were characterized. The results show an induction in the formation of lateral roots, as well as hormesis effects on the growth of the primary root where low concentrations (7 to 14 μM) promote its growth, while high concentrations (>21 μM) decrease it. Inhibition of taproot growth results from loss of proliferative activity in the root apical meristem and correlates with disrupted auxin signaling. By inducing the accumulation of auxins in the stem cell niche through the use of transgenic Arabidopsis lines that overexpress genes related to the biosynthesis of these hormones and mutants related to the auxins transport genes, as well as by the application of auxins and their precursors (IAA, NAA, NPA and Tryptophan) exogenously, the reversal of the inhibitory effect caused by N-vanillil-octanamide was observed. The above results suggest an antagonism of capsaicinoid on auxins homeostasis in the root.

Las plantas por su naturaleza sésil, se encuentran expuestas a diferentes agobios ambientales a lo largo de su ciclo de vida, por lo que han desarrollado un conjunto de estrategias que les permiten adaptarse. Los capsaicinoides son compuestos de gran interés, responsables de la sensación de picor de los frutos del género Capsicum y cuya función biológica está asociada con la protección contra la herbívoria y el ataque de patógenos. Por esta razón, es necesario conocer los posibles efectos de estas sustancias sobre el desarrollo de las plantas con el fin de vislumbrar su potencial biotecnológico. En el presente trabajo se caracterizaron los efectos del capsaicinoide sintético N-vanillil-octanamida en el desarrollo del sistema radicular y la señalización auxínica de Arabidopsis thaliana. Los resultados muestran una inducción en la formación de raíces laterales, así como efectos de hormesis sobre el crecimiento de la raíz primaria en donde las concentraciones bajas (7 a 14 μM) promueven su crecimiento, mientras que concentraciones altas (>21 μM) lo disminuyen. La inhibición del crecimiento de la raíz primaria resulta de la perdida de la actividad proliferativa en el meristemo apical de la raíz y correlaciona con una disminución en la señalización auxínica. Al inducir la acumulación de auxinas en el nicho de células madre mediante el uso de líneas transgénicas y mutantes de Arabidopsis que sobreexpresan genes relacionados con la biosíntesis de estas hormonas y que carecen de genes de trasportadores de auxinas respectivamente, así como por la aplicación de auxinas y sus precursores de manera exógena (IAA, NAA, NPA y Triptófano), se observó la reversión del efecto inhibitorio ocasionado por la N-vanillil-octanamida. Los resultados anteriores sugieren un antagonismo del capsaicinoide sobre la homeostasis de las auxinas en la raíz.