Efecto de la suplementación con biotina en Arabidopsis thaliana

Abstract

Biotin (vitamin H) is an essential cofactor for carboxylases metabolism in all organisms. Recent studies have demonstrated that mammals apart from its function as a cofactor, biotin pharmacological concentrations regulates gene expression and thus is involved in various biological functions such as cell proliferation, embryonic development, and metabolism of carbohydrates and lipids. Unlike mammals, plants are able biosynthesis biotin and has been shown in studies with mutants the biosynthesis of the vitamin is vital for growth and development. However, little is known about the different biological functions of its role as a cofactor in plants and currently there are no reports that biotin can regulate plant growth and development. In this paper we analyze the effect of biotin (alone and in combination with antioxidants) in the Arabidopsis thaliana root architecture. For that, we supplement with biotin (250-1500 μM) 0.2X MS medium. The analysis showed that root architecture biotin decreases the growth of the primary root and promotes the formation of lateral roots. The reduced growth of the primary root coincided with a decrease in the expression of marker mitotic activity CycB1;1::uidA marker expression and elongation and differentiation AtExp7::uidA near the apex of the root depending on the concentration biotin. Furthermore, biotin increased formation reactive oxygen species and particularly H2O2 in the primary root. Resveratrol and combined biotin, showed synergistic effect in decreasing the growth of the primary root. Biotin reduces the weight of the foliage without affecting the concentration of chlorophyll. Our results show that biotin modify the growth and morphogenesis of the root through different molecular mechanisms.

La biotina (vitamina H) es un cofactor de carboxilasas esencial para el metabolismo en todos los organismos. Estudios recientes en mamíferos han demostrado que independientemente de su función como cofactor a concentraciones farmacológicas regula la expresión génica y de esta forma interviene en diversas funciones biológicas como: la proliferación celular, el desarrollo embrionario, y el metabolismo de carbohidratos y lípidos. A diferencia de los mamíferos las plantas son capaces de biosintezar la biotina y se ha demostrado en estudios con mutantes que la biosíntesis de la vitamina es vital para su crecimiento y desarrollo. Sin embargo, se conoce poco sobre las funciones biológicas diferentes a su papel como cofactor en plantas y actualmente no existen reportes de que la biotina pueda regular el crecimiento y desarrollo vegetal. En el presente trabajo analizamos el efecto de la biotina (sola y combinada con antioxidantes) en la arquitectura radicular de Arabidopsis thaliana. Para lo cual, suplementamos con biotina (250-1500 μM) el medio MS 0.2X. El análisis de la arquitectura radicular mostró que la biotina disminuye el crecimiento de la raíz primaria y promueve la formación de raíces laterales. La disminución del crecimiento de la raíz primaria coincidió con una disminución en la expresión del marcador de actividad mitótica CycB1;1::uidA y una expresión del marcador de elongación y diferenciación celular AtExp7::uidA cercana al ápice de la raíz dependiendo de la concentración de biotina. Además, la biotina aumentó la formación de especies reactivas de oxígeno y particularmente de H2O2 en la raíz primaria. El resveratrol y la biotina combinados, presentaron efecto sinérgico en la disminución del crecimiento de la raíz primaria. La biotina disminuye el peso del follaje sin afectar la concentración de clorofila. Nuestros resultados muestran que la biotina modifica el crecimiento y la morfogénesis de la raíz a través de diferentes mecanismos moleculares.