Análisis de la participación de las proteínas S6K y PP2A de Arabidopsis thaliana en respuesta al estrés osmótico

Abstract

As sessile organisms, plants need to constantly adjust their growth and development to environmental information such as light, water or ion availability. Significant changes in water potentials in the environment can impose osmotic stress to plants. Under natural conditions, high salinity and drought are the major causes of osmotic stress. Plants respond to osmotic stress modulating gene expression, cellular metabolism and growth patterns. Modulation of cellular responses to external cues requires coordinated control of protein kinases and phosphatases to complement the circuit. TOR-S6K signaling pathway has been considered as principal integrator of several signals to modulate growth and development in all eukaryotes, including plants. Hence, it was our interest to determinate the roles of S6K and PP2A from Arabidopsis thaliana in this process. In this work, it was shown that at 100 mM NaCl Arabidopsis seedling decreased primary root (PR) growth and lateral root (LR) development stimulated, through an increased polar auxin transport (PAT), which is observed by increased GUS activity in vascular tissues and in lateral and primary roots tips. TOR-S6K pathway is stimulated by auxins and S6K proteins have been implicated in the stress responses, for this reason, S6K1 and S6K2 transcript levels were determined. An increase in S6K1 and S6K2 transcript levels (2 and 6 fold respectively) was observed in roots from stressed seedlings.

Las plantas como organismos sésiles confrontan diversos retos durante su ciclo de vida por lo que han desarrollado mecanismos eficientes de adaptación para integrar y coordinar las señales para modular su crecimiento y reproducción de forma exitosa. El estrés osmótico es uno de los retos por el cual las plantas alteran su desarrollo y crecimiento, el cual de forma natural es generado por la disminución de la disponibilidad de agua por sequía, congelamiento, o por un incremento en la salinidad del suelo; este último representa un problema de interés agronómico ya que más de 80% de los suelos cultivables presentan índices elevados de salinidad. El estrés osmótico induce cambios en el crecimiento y desarrollo y debido a que la vía de señalización TOR-S6K modula dichos procesos en respuesta a diferentes estímulos, en todos los eucariotes incluyendo a las plantas, fue de nuestro interés determinar cuál es la función de las proteínas S6K y PP2A de Arabidopsis thaliana en dicho proceso. En el presente trabajo se encontró que las plántulas crecidas en condiciones de estrés osmótico se caracterizan por una disminución del crecimiento del brote, un acortamiento de la raíz primaria, así como un incremento en el número de raíces laterales (RLs). Se determinó que la modificación de la arquitectura del sistema radicular (ASR) es mediada por un incremento en el transporte polar de auxinas (TPA), el cual induce el crecimiento y la formación de novo de los primordios de RLs. Como la vía TOR-S6K es modulada de forma positiva por auxinas y se ha implicado a las proteínas S6K en este proceso, en el presente estudio se analizó la expresión de los transcritos de S6K1 y S6K2 en las raíces de plántulas crecidas en condiciones de estrés osmótico inducido por NaCl, la cual fue incrementada 2 y 6 veces respectivamente.