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Disección célula a célula de la ontogenia de la Raiz Lateral

La formación del sistema radicular es fundamental para la supervivencia y la adaptación de las plantas al entorno. Las raíces laterales (LR) forman la mayor parte de los sistemas radiculares maduros, sin embargo, el proceso formativo que genera estos nuevos órganos (como son sus tejidos y organización) no está resuelta. Para estudiar este proceso formativo, hemos realizado análisis de secuenciación de ARN célula a célula del primordio de LR en las etapas iniciales del desarrollo, cuando se inician los tejidos. Nuestros resultados conducen a un modelo en el que siete poblaciones de células relacionadas funcionalmente dan lugar a los principales linajes de tejidos de la LR a través de tres trayectorias de desarrollo que se ramifican secuencialmente a partir de una población inicial de células primordiales. Esta población inicial de células se reprograma y se divide rápidamente en dos tipos de células, unas con características vasculares y otras con características de células madre. Observamos que las células con identidad vascular se especializan rápidamente y se ubican en los lados derecho / izquierdo del primordio de LR, adyacentes al floema de la raíz primaria, probablemente estableciendo una conexión directa para nutrir los tejidos en desarrollo de la LR. Las poblaciones con características de células madre se ubican en el área central del primordio de LR y posteriormente inician las células que dan lugar al organizador de células madre o centro quiescente. En paralelo, algunas de las células primordiales iniciales restantes generan los flancos del primordio de LR, mientras que el resto crean un reservorio de células pluripotentes capaces de reemplazar la LR si se daña. En este estudio, generamos también biomarcadores fluorescentes específicos y los analizamos mediante microscopía confocal que corroboró la ontogenia de la LR. Además, realizamos experimentos de ablación por láser y analizamos mutantes que mostraron que las identidades celulares se inician siguiendo una secuencia interconectada conservada dentro de cada trayectoria de desarrollo. Finalmente, nuestras predicciones funcionales muestran el papel de la camalexina, un metabolito secundario regulador de la división celular, en la especificación del destino celular durante las primeras etapas de la formación del primordio de LR. Nuestras investigaciones revelan cómo los linajes celulares que dan lugar a los principales tejidos de la LR se inician estableciendo sus relaciones funcionales. Es importante resaltar que la ontogenia LR implica estados jerárquicos de formación, por lo que se diferencia de la embriogénesis así como de la regeneración y el crecimiento de las raíces.

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Publicación Original:

Serrano-Ron, L., Perez-Garcia, P., Sanchez-Corrionero, A., Gude, I., Cabrera, J., Ip, P.-L., Birnbaum, K.D., Moreno-Risueno, M.A. 2021. RECONSTRUCTION OF LATERAL ROOT FORMATION THROUGH SINGLE-CELL RNA-SEQ REVEALS ORDER OF TISSUE INITIATION. Molecular Plant. DOI: 10.1016/j.molp.2021.05.028

 

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