Biología Molecular de Plantas

Así como nosotros tenemos fotorreceptores en los ojos que nos permiten ver, las plantas tienen varias familias de fotorreceptores que les permiten sensar la calidad y la intensidad de luz que les llega, una medida de la presencia de plantas vecinas, así como el largo de los días, lo cual les permite anticipar la llegada del invierno y la primavera. Asimismo, las plantas pueden percibir la temperatura. En nuestro laboratorio tratamos de comprender cómo las plantas perciben las variables ambientales como la luz y la temperatura y cómo actúan en consecuencia, modulando su desarrollo. Consideramos que nuestros estudios son importantes tanto para desarrollar nuevas estrategias de mejoramiento de los cultivos, como para avanzar en el entendimiento de los mecanismos más básicos que suelen ser comunes a los organismos que habitan la tierra.

Pregunta que se intenta responder

¿Cuáles son los mecanismos moleculares que le permiten a las plantas regular la floración en respuesta a la luz y temperatura ambientales?

Metodología que se utiliza

Nuestro modelo de estudio es una pequeña planta llamada Arabidopsis thaliana. Es una planta ideal para experimentos de genética por varios motivos: es fácil de cultivar un número muy grande de plantas en pequeñas superficies, su ciclo de vida es corto y es autógama. Arabidopsis es una planta de días largos y florece en la primavera, cuando el fotoperíodo se alarga. Algunos genotipos de Arabidopsis requieren de una exposición prolongada al frío, con lo cual se “aseguran” que pase el invierno antes de florecer en la primavera. ¿Cómo hacen las plantas pare “medir” la luz que les llega y la temperatura a la que están expuestas? ¿Cómo hacen para modificar su programa de desarrollo en función de la información obtenida? Para tratar de comprender el proceso, empleamos aproximaciones genéticas y bioquímicas. En cuanto a las aproximaciones genéticas, buscamos mutantes afectadas en la inducción de la floración, con la idea de encontrar cuales son los genes involucrados en el proceso. Cuando encontramos dichos genes, las aproximaciones bioquímicas nos permiten estudiar cuales son los mecanismos que subyacen a su función. Tratamos de entencer si su funcionamiento es alterado por la luz o por la temperatura y cuales son los componentes que actúan “aguas abajo”. Las aproximaciones bioquímicas también nos permiten identificar cuales otras proteínas actúan en el mismo proceso y, poco a poco, ir armando una especie de mapa donde tratamos de ubicar a cada componente con su rol específico.

Logros

En cuanto a la repuesta a la temperatura, demostramos que hay al menos dos vías genéticamente separables que regulan la floración en respuesta a las temperaturas moderadamente bajas. En cuanto a las respuestas a la luz, producimos plantas sin fitocromos, que son los fotorreceptores de luz roja y roja lejana. Dichas plantas no pueden continuar su desarrollo en luz roja, lo que indica que la fuente de información provista por la luz es estrictamente necesaria para el desarrollo de las plantas.

Christian Lorenzo, Pedro Gagliardi, Mariana Antonietti, Maximiliano Sánchez-Lamas, Estefania Mancini, Carlos Dezar, Martin Vazquez, Gerónimo Watson, Marcelo Yanovsky, Pablo Cerdán. Improvement of alfalfa forage quality and management through the downregulation of MsFTa1. Plant Biotechnology Journal. (2019)

Christian D. Lorenzo, Javier Alonso Iserte, Maximiliano Sanchez-Lamas, Mariana Sofia Antonietti, Pedro Garcia Gagliardi, Carlos E. Hernando, Carlos Alberto A. Dezar, Martin Vazquez, Jorge J. Casal, Marcelo J. Yanovsky, Pablo D. Cerdán. Shade delays flowering in Medicago sativa. Plant Journal 2019

Aime Jaskolowski, Sabrina Iñigo, Sofía M. Arellano, Leonardo A. Arias, Diego F. Fiol, Ana R. Sede, María B. Oldra, Hernán Lorenzi, Jorge P. Muschietti, Gabriela C. Pagnussat, Pablo D. Cerdán. The MED30 subunit of mediator complex is essential for early plant development and promotes flowering in Arabidopsis thaliana. Development 2019.

Juan Cagnola, Pablo Cerdan, Manuel Pacín, Andrea Andrade, Verónica Rodriguez, Matías Zurbriggen, Martina Legris, Sabrina Buchovsky, Néstor Carrillo, Joanne Chory, Miguel Blázquez, Davil Alabadi y Jorge Casal. Long-day photoperiod enhances jasmonic acid-related plant defense. Plant Physiology. 2018 vol. 178 p. 163 - 173

Laura Luccioni, Martín Krzymuski, Maximiliano Sánchez-Lamas, Elizabeth Karayekov, Pablo Cerdán y Jorge Casal. Constans delays Arabidopsis flowering under short days. Plant Journal. 2018

Maximiliano Sánchez-Lamas, Christian Lorenzo y Pablo Cerdán. Bottom-up Assembly of the Phytochrome Network. Plos Genetics. 2016 vol. 12

Francisco Iglesias y Pablo Cerdán. Maintaining Epigenetic Inheritance During DNA Replication in Plants. Frontiers in plant science. Año: 2016 vol. 7 p. 1 - 8

Christian Lorenzo, Maximiliano Sanchez-Lamas, Mariana Antonietti y Pablo Cerdán. Emerging Hubs in Plant Light and Temperature Signaling. Photochemistry and Photobiology. Año: 2016 vol. 92 p. 3 - 13

Estefania Mancini, Sabrina Sanchez, Andrés Romanowski, R. Gustavo Schlaen, Maximiliano Sanchez-Lamas, Pablo Cerdan y Marcelo Yanovsky. Acute Effects of Light on Alternative Splicing in Light-Grown Plants. Photochemistry and Photobiology. Año: 2016 vol. 92 p. 126 - 133

Francisco Iglesias, Natalia Bruera, Sebastián Dergan-Dylon, Cristina Marino-Buslje, Hernán Lorenzi, Julieta Mateos, Franziska Turck, George Coupland y Pablo Cerdán. The Arabidopsis DNA Polymerase δ Has a Role in the Deposition of Transcriptionally Active Epigenetic Marks, Development and Flowering. Plos Genetics. Año: 2015 vol. 11 p. 1 - 25

Verónica Arana, Maximiliano Sánchez Lamas, Bárbara Strasser, Silvia Ibarra, Pablo Cerd´na, Javier Botto y Rodolfo Sánchez. Functional diversity of phytochrome family in the control of light and gibberellin-mediated germination in Arabidopsis. Journal of Experimental Botany. Año: 2014 vol. 37 p. 2014 - 2023

Martín Krzymuski, Pablo Cerdan; Ling,Zhu, Amanda Vinh, Joanne Chory, Enamul Huq y Jorge Casal. Phytochrome A antagonises PHYTOCHROME INTERACTING FACTOR 1 to prevent over-activation of photomorphogenesis. Molecular Plant. Año: 2014 vol. 7 p. 1415 - 1428.