The post-embryonic root development in plants is flexible and allows adaptation to adverse conditions such as the heterogeneous distribution of nutrients or the exposure to toxic compounds. In Arabidopsis thaliana, chromium (VI) [Cr(VI] inhibits primary root growth and promotes lateral and adventitious root formation in a process that involves auxin signaling. SLR1/IAA14 encodes a stable repressor protein involved in auxin response and its gain-of-function increases the tolerance of primary roots to Cr (VI). To gain further insight in to the cellular and genetic mechanisms that underlie the root development programs involved in response to Cr(VI) stress, the roles of SLR1/IAA14 and carbon availability were analyzed. An experimental system, in which Arabidopsis roots are exposed to the eventual Cr(VI) presence, allowed the sequence of cellular and molecular events in the inhibition of primary root, to be revealed. On the one hand, the size and longevity of cells of the lateral root cap are altered in response to Cr(VI), triggering a change in the overall structure of root; meanwhile, SLR1/IAA14 and sucrose act as mediators of root development in response to Cr(VI), modifying auxin homeostasis and the activity of initial cells in the meristem. In this process, SLR1/IAA14 regulates the transition to a determinate root growth program and a more complex root system is formed due to adventitious root formation, in which sucrose protects meristematic cells from Cr(VI) toxicity. The data establish a link between carbon availability, initial cells functioning and root tolerance to a compound with increasing environmental and functional such as Cr(VI).
El desarrollo post-embrionario de las plantas es flexible y en la raíz le permite la adaptación a condiciones adversas, como la distribución heterogénea de nutrientes y la presencia de compuestos tóxicos. El cromo (VI) [Cr(VI)] inhibe el crecimiento de la raíz primaria y promueve la formación de raíces laterales y adventicias en Arabidopsis thaliana, procesos que son dependientes de la señalización por auxinas y en particular del represor SOLITARY ROOT/INDOLE-3 ACETIC ACID 14 (SLR1/IAA14). Para profundizar en el conocimiento sobre los mecanismos celulares y genéticos que modulan los programas de desarrollo en la raíz en respuesta al estrés por Cr(VI), en este trabajo se analizó la participación de SLR1/IAA14 y la disponibilidad de una fuente de carbono en dichos procesos. A través de un sistema de exposición eventual de la raíz al Cr(VI) se logró conocer la secuencia de eventos celulares y moleculares implicados en la inhibición de la raíz primaria durante la percepción de Cr(VI). Es notorio que el tamaño y longevidad de las células de la capa lateral de la raíz son alterados en respuesta a la percepción de Cr(VI), posiblemente como una respuesta adaptativa. Por otra parte, se evidenció que SLR1/IAA14 y el suministro de sacarosa son factores importantes para la reconfiguración de la arquitectura de la raíz y la tolerancia al Cr(VI), modificando la homeostasis de auxinas y la actividad del nicho de células iniciales en el meristemo. En este proceso, SLR1/IAA14 controla la transición a un programa determinado de la raíz primaria y estimula la formación de raíces adventicias, mientras que la sacarosa mantiene la actividad proliferativa del meristemo aún en concentraciones de Cr(VI) altamente inhibitorias para el crecimiento. En conjunto, los resultados establecen una relación directa entre la disponibilidad de carbono, la actividad meristemática y la tolerancia de Arabidopsis a un compuesto de gran importancia ambiental, el Cr(VI).
