Estudio de la función del transporte de auxinas y del módulo MPK6-MKP1 en las respuestas de la raíz de Arabidopsis thaliana a L-glutamato

Abstract

There are several biotic or abiotic factors that alter plant development. Among the biotic factors, microorganisms can interact with roots by secreting distinct several bioactive molecules such as amino acids, peptides and phytohormones. It has been reported that the amino acid L-glutamate (L-Glu) represses the primary root growth and promotes lateral roots development in Arabidopsis thaliana, effects similar to those caused by auxins. The components of L-Glu signaling pathway involve the participation of the MEKK1 protein, which belongs to the group of Mitogen-Activated Protein Kinases (MAPKs). Previous studies from our group suggest the involvement of MPK6, a MAPK, and its negative regulator, the MKP1 phosphatase, to act on the signaling pathway of L-Glu. In this study, we demonstrate that L-Glu signaling targets the auxin pathway to modulate meristematic activity and root developmental programs. Besides, we observe changes produced by the L-Glu in the levels of auxin transport proteins and regulators of the root stem cell niche, which suggest an important role of L-Glu in root architecture remodeling.

Existen varios factores de origen biótico o abiótico que alteran el desarrollo radicular. Entre los bióticos se encuentran los microorganismos que pueden interactuar con la raíz mediante la secreción de distintas moléculas bioactivas como aminoácidos, péptidas y fitohormonas. Se ha reportado que el aminoácido L-glutamato (L-Glu) reprime el crecimiento de la raíz primaria y promueve el desarrollo de raíces laterales en Arabidopsis thaliana (A. thaliana), similar al efecto causado por las auxinas. Estudios previos indican que la vía de señalización del L-Glu involucra la participación de la proteína MEKK1, la cual pertenece a las proteínas cinasas activadas por mitógeno, mejor conocidas por sus siglas en inglés como MAPKs. Adicionalmente, se ha propuesto que MPK6, una MAPK y su regulador negativo, la fosfatasa MKP1, actúan en la vía de señalización del L-Glu. En este trabajo, demostramos que la señalización del L-Glu modulada por MPK6-MKP1, converge con la vía de las auxinas para regular la actividad meristemática y programas del desarrollo de las raíces. También, observamos cambios producidos por el L-Glu en los niveles de proteínas transportadoras de auxinas y de los reguladores del nicho de células iniciales, sugiriendo un papel importante del L-Glu sobre la remodelación de la arquitectura radicular.