Regulación del desarrollo post-embrionario de la raíz de Arabidopsis thaliana por N-acil-L-homoserina lactonas, una clase de compuestos moduladores de la proliferación celular en bacterias

Abstract

Plants to modulate their growth and development depend on different types of substances commonly known as plant growth regulators or phytohormones, among which are auxins, cytokinins, ethylene, gibberellins and abscisic acid. Recently, a novel class of lipid compounds has been described which includes alkamides and N-acylethanolamides. These compounds can be accumulated in the different tissues of the plant or secreted by the root modifying the characteristics of its rhizospheric environment. In bacteria, molecules of chemical structure similar to alkalides have also been found, the N-acyl homoserine lactones, which regulate different cell processes dependent on their population density, by means of the signaling mechanism known as quorum-sensing. Although N-acyl homoserine lactones (AHLs) have been studied in great detail for their importance in cell-cell communication between Gram-negative bacteria, little is known about the response of plants to these compounds. In this work, the effects of different AHLs on the post-embryonic development of Arabidopsis thaliana root were characterized to determine their activity in plants. Different effects of AHLs were observed depending on the length of their fatty acid chain, including inhibition in primary root growth and stimulation in the formation of lateral roots and root hairs. The AHLs with fatty acid chain length of 8 to 12 carbons were those that showed the greatest biological activity and in particular, N-decanoyl-HL was the compound with the most noticeable effects on root development. To evaluate the effects of N-decanoyl-HL on cell division and differentiation processes, changes in the expression of the CyCB1 cell cycle markers: uidA and PRZ1: uidA and AtEXP7: uidA differentiation were analyzed.

Las plantas para modular su crecimiento y desarrollo dependen de diferentes tipos de substancias conocidas comúnmente como reguladores del crecimiento vegetal o fitohormonas, entre los que destacan las auxinas, las citocininas, el etileno, las giberelinas y el ácido abscísico. Recientemente ha sido descrita una clase novedosa de compuestos lipídicos que incluye a las alcamidas y las N-aciletanolamidas. Estos compuestos pueden ser acumulados en los diferentes tejidos de la planta o secretados por la raíz modificando las características de su entorno rizosférico. En las bacterias, también se han encontrado moléculas de estructura química similar a las alcamidas, las N-acil homoserina lactonas, que regulan diferentes procesos celulares dependientes de su densidad poblacional, mediante el mecanismo de señalización conocido como quorum-sensing. Aunque las N-acil homoserina lactonas (AHLs) se han estudiado con gran detalle por su importancia en la comunicación célula-célula entre las bacterias Gram negativas, poco se conoce acerca de la respuesta de las plantas a estos compuestos. En este trabajo se caracterizaron los efectos de diferentes AHLs sobre el desarrollo post-embrionario de la raíz de Arabidopsis thaliana para determinar su actividad en las plantas. Se observaron diferentes efectos de las AHLs dependiendo de la longitud de su cadena de ácido graso, incluyendo la inhibición en el crecimiento de la raíz primaria y la estimulación en la formación de raíces laterales y pelos radiculares. Las AHLs con longitud de cadena de ácido graso de 8 a 12 carbonos fueron las que mostraron una mayor actividad biológica y en particular, la N-decanoil-HL fue el compuesto con efectos más notorios sobre el desarrollo de la raíz. Para evaluar los efectos de la N-decanoil-HL sobre los procesos de división celular y diferenciación se analizaron los cambios en la expresión de los marcadores del ciclo celular CyCB1:uidA y PRZ1:uidA y de diferenciación AtEXP7:uidA.