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La selección de los sitios de poly(A) y la señalización del ácido salicílico regulan la respuesta a la escasez de nitrógeno

El nitrógeno (N) es esencial para el crecimiento y la producción de las plantas. Para mejorarlas, necesitamos identificar y comprender los mecanismos que han adoptado en respuesta a la deficiencia de N. Hemos identificado nuevos mecanismos que conectan las respuestas a la deficiencia de N con la poliadenilación alternativa y el ácido salicílico.

El nitrógeno (N) es uno de elementos más esenciales para el crecimiento y producción de las plantas. En general, los suelos agrícolas contienen bajas cantidades de estos macronutrientes por lo que se requiere un suministro continuado de fertilizantes. Lo que ha generado problemas medioambientales, ya que las aguas subterráneas se eutrofizan y favorecen una expansión de algas que consumen el oxígeno del agua, destruyendo o reduciendo así las formas de vidas aeróbica. Entender como las plantas regulan y responden frente a una baja concentración de N en el suelo ha sido objeto de múltiples estudios. Muchos de estos estudios se han centrado en analizar los cambios en la expresión génica (transcriptómica). Actualmente se sabe que la poliadenilación alternativa (APA) juega un papel relevante en la respuesta a estreses. La APA introduce colas de poli(A) en los mensajeros en sitios diferentes a los convencionales, generando transcritos diferentes, lo que produce proteínas distintas o una regulación alternativa de su síntesis. En este trabajo hemos demostrado que un mutante, fip1-2, que tiene alterado el proceso de APA tiene una respuesta a la deficiencia de N diferente que plantas silvestres. Un análisis masivo de los sitios de poliadenilación en respuesta a la deficiencia de N en plantas control y fip1-2 nos ha permitido identificar más de 700 mRNAs regulados diferencialmente. La mayoría corresponde a genes relacionados con el metabolismo del N, respuesta a estreses o señalización hormonal. Un análisis de los niveles hormonales durante la deficiencia de N ha revelado que el ácido salicílico (SA) se acumula en altos niveles tanto en raíces como en la parte aérea. Mediante análisis meta-genómicos hemos encontrado que existe un número de genes significativos que se controlan por SA o deficiencia de N también se des-regulan en el mutante fip1-2 o APA, indicando que la regulación por APA esta conectando SA y deficiencia de N. Esta hipótesis se corroboró mediante análisis genéticos y fisiológicos, ya que el tratamiento con SA disminuye los niveles internos de nitrato y, por otro lado, mutantes deficitarios en SA manifiestan niveles de nitrato más elevados y un mayor sistema radicular. En base a estos resultados, hemos incorporado dos nuevos niveles de regulación en la respuesta a la deficiencia de N, por un lado la APA que amplificaría la respuesta transcriptómica, y por otro la señalización por SA, que posiblemente participa en el control del balance crecimiento radicular/niveles de N en planta. Así estos resultados ayudarán a entender como las plantas se enfrentan a la los bajos niveles de N y nos permitirán poder diseñar estrategias de mejora para incrementar la producción con un menor uso de fertilizantes.

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Publicación Original:

Conesa, C.M., Saez, A., Navarro-Neila, S., de Lorenzo, L., Hunt, A.G., Sepúlveda, E.B., Baigorri, R., Garcia-Mina, J.M., Zamarreño, A.M., Sacristán, S., del Pozo, J.C. 2020. Alternative Polyadenylation and Salicylic Acid Modulate Root Responses to Low Nitrogen Availability. Plants 9, 251. DOI: 10.3390/plants9020251

 

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