Estudio del efecto del ácido fólico sobre el desarrollo de la raíz de Arabidopsis thaliana

Abstract

Folic acid (FA) vitamin is a precursor of tetrahydrofolate, which is an essential cofactor in almost all forms of life, acting as a carrier for one-carbon units in enzymatic reactions. Its role in plant growth and development is just emerging and its mechanism of action remains to be characterized. Plant morphogenesis is coordinated by phytohormones, a structurally unrelated group of small molecules derived from various metabolic pathways including auxins, cytokinins, ethylene, abscisic acid, and gibberellic acid, amongst of which are the critical regulators of root morphogenesis. In this work, we employed pharmacological, histochemical and confocal microscopy strategies to characterize the signaling mechanism by which folic acid modulates root growth and development. Folic acid supplementation (25-125 μM) inhibits primary root elongation and induces lateral root formation in a concentration-dependent manner. An analysis with reporter genes of cell cycle (pCycD6;1::GFP and CycB1:uidA), meristematic zone (PRZ1:uidA) and cell expansion (Exp7:uidA) showed that folic acid promotes cell division but prevented cell elongation, and this correlated with increased expression of auxin-responsive DR5:GFP gene in the vascular tissue of primary roots, while mutants defective in auxin signaling (tir1/afb1/afb2 [receptors], slr1 [repressor] and arf7/arf19 [transcription factors]) showed that this signaling pathway is essential for lateral root formation and primary root shortening induced by the vitamin. An analysis of expression of genes encoding transcription factors required for maintenance of the root stem cell niche like PLT1, PLT2, SHR, SCR and WOX5 indicated the repressing effect of folic acid.

El ácido fólico es una vitamina (AF) precursora del tetrahidrofolato, cofactor esencial en los organismos que actúa como acarreador de unidades de un carbono en reacciones enzimáticas. En las plantas su función en el crecimiento y desarrollo se desconoce por lo que dilucidar su posible mecanismo de acción es una de las metas de las investigaciones en biología del desarrollo. La morfogénesis vegetal está coordinada por diversas fitohormonas, moléculas pequeñas derivadas de varias rutas metabólicas e incluyen a las auxinas, citocininas, etileno, ácido abscísico, y ácido giberélico, entre los que se encuentran reguladores críticos de la morfogénesis de la raíz. En este trabajo se emplearon estrategias farmacológicas, e histoquímicas y de microscopía confocal para determinar los procesos de señalización por los cuáles el ácido fólico modula el crecimiento y desarrollo vegetal. El de ácido fólico se suministró en concentraciones de 25 a125 μM inhibe la elongación de la raíz primaria e induce la formación de raíces laterales en una manera dependiente de la concentración. Un análisis con genes reporteros del ciclo celular (pCycD6;1::GFP y CycB1:uidA), de la zona meristemática (PRZ1:uidA) y de la expansión celular (Exp7:uidA) mostró que el ácido fólico promueve la división celular pero disminuye la elongación de las células, los cambios en la expresión de dichos marcadores está relacionado con un aumento en la expresión del gen reportero de respuesta a auxinas DR5:GFP en los tejidos vasculares de la raíz primaria, mientras que las mutantes en varios genes de la señalización de auxinas (tir1/afb1/afb2 [receptores], slr1 [represor] and arf7/arf19 [factores de transcripción]) mostraron que esta ruta de señalización es esencial para la formación de raíces laterales y el acortamiento de la raíz primaria inducidos por el ácido fólico.