El injerto y la formación de raíces adventicias son mecanismos de regeneración vegetal utilizados en horticultura. En el injerto, un vástago (brote) de una planta se une a un portainjerto (raíz) de otra mediante reconexión vascular. Las raíces adventicias surgen del tejido vegetal superficial, y el injerto fracasa cuando el vástago desarrolla raíces adventicias. Los mecanismos moleculares que subyacen al éxito del injerto y la formación de raíces adventicias no están claros. Desarrollamos un enfoque de injerto de hipocótilo para determinar los reguladores involucrados en el éxito del injerto y la formación de raíces adventicias. Sugerimos que la reducción de la señalización de citoquininas por la proteína F-box, KISS ME DEADLY2 (KMD2, AT1G15670), promueve la formación de raíces adventicias sobre el éxito del injerto.

Las plantas experimentan fluctuaciones de temperatura continuamente que moldean su fisiología, desarrollo y supervivencia. Sin embargo, la forma en que las plantas perciben y se adaptan a temperaturas elevadas a nivel molecular aún se comprende parcialmente. En este trabajo, descubrimos un mecanismo codificado por secuencias mediante el cual las proteínas vegetales perciben directamente la temperatura a través de la separación de fases. Centrándonos en los dominios de baja complejidad tipo prión (PLCD) en [insertar contexto faltante], combinamos imágenes celulares, biofísica cuantitativa y simulaciones de dinámica molecular de grano grueso para demostrar que numerosos PLCD experimentan transiciones reversibles de tipo temperatura crítica inferior de solución (LCST). Descubrimos que los PLCD suficientes y necesarios para la separación de fases confieren variabilidad termorresponsiva a las proteínas de longitud completa. El análisis de secuencias y las simulaciones revelan que la termorresponsividad está codificada en heurísticas composicionales, con suficientes PLCD enriquecidos en residuos alifáticos y aromáticos, lo que permite una predicción precisa y un ajuste racional de los umbrales de condensación. Las variantes diseñadas con composición de secuencia alterada exhiben cambios predecibles en el comportamiento termorresponsivo, lo que confirma una codificación directa a nivel de secuencia de la sensibilidad a la temperatura. Nuestros hallazgos establecen la separación de fases impulsada por LCST como un mecanismo fundamental de termorrespuesta en las plantas y proporcionan un marco molecular para diseñar biomoléculas sintéticas con respuestas de temperatura programables.

El desarrollo del gancho apical es un modelo ideal para estudiar el crecimiento diferencial en plantas y está controlado por una compleja interacción fitohormonal, siendo la auxina el principal factor. Aquí, identificamos una pequeña molécula bioactiva que desacelera la apertura del gancho apical en . Nuestros estudios genéticos sugieren que esta molécula mejora o mantiene el máximo de auxina encontrado en el lado interno del gancho y requiere ciertos componentes de señalización de auxina para modular la apertura del gancho apical. Utilizando enfoques bioquímicos, revelamos la proteína de andamiaje de repetición WD40 RECEPTOR PARA LA CINASA C ACTIVADA 1A (RACK1A) como un objetivo directo de este compuesto. Presentamos datos que respaldan que RACK1A desempeña un papel positivo en la apertura del gancho apical al activar mecanismos específicos de señalización de auxina y regular negativamente el gradiente de respuesta diferencial de auxina a lo largo del gancho, ajustando así el crecimiento celular diferencial, un proceso esencial para la estructura y función de los órganos en las plantas.

La planta modelo Arabidopsis thaliana ha sido un pilar fundamental en la investigación en biología vegetal, aportando conocimientos transformadores sobre procesos biológicos fundamentales en eucariotas. En esta viñeta, exploramos el papel de Arabidopsis en la elucidación de los mecanismos inmunitarios, donde los estudios vegetales han aportado información a la inmunidad y la regulación translacional de los mamíferos. Analizamos cómo los avances en pangenómica y expansión de repeticiones impulsados ​​por Arabidopsis han transformado nuestra comprensión de la variabilidad genómica y sus implicaciones en enfermedades como la ataxia de Friedreich. Los avances en biología sintética y bioproducción subrayan el papel de Arabidopsis como banco de pruebas para la ingeniería de metabolitos especializados y el avance de las aplicaciones biotecnológicas. Finalmente, examinamos cómo el desarrollo de herramientas como la degradación inducible por auxinas se ha extendido más allá de la investigación vegetal, proporcionando metodologías cruciales para estudiar la función proteica y desarrollar nuevas terapias.

La plasticidad de las plantas permite la regeneración de raíces adventicias tras la lesión. Presentamos un protocolo para la inducción de raíces adventicias en hipocótilos heridos de Arabidopsis, su fenotipado y el análisis espaciotemporal de la expresión génica. También describimos los pasos para cuantificar las primeras etapas del desarrollo de las raíces adventicias. Este protocolo permite analizar los antecedentes genéticos y los tratamientos químicos para comprender su papel en la regulación de la capacidad de regeneración tras la lesión del hipocótilo. Para obtener más información sobre el uso y la ejecución de este protocolo, consulte Damodaran et al.

Los factores de transcripción contienen extensas regiones intrínsecamente desordenadas que a menudo contienen múltiples dominios de activación. A pesar de numerosas identificaciones y caracterizaciones recientes de alto rendimiento de dominios de activación, la interacción entre motivos de secuencia, dominios de activación y la unión del regulador en regiones de factores de transcripción intrínsecamente desordenadas sigue sin resolverse. En este trabajo, mapeamos motivos de secuencia y dominios de activación en un clado del factor de transcripción NAC de Arabidopsis thaliana, revelando que, aunque los motivos de secuencia y los dominios de activación suelen coincidir, no existe un solapamiento sistemático. Los análisis biofísicos mediante espectroscopia de RMN muestran que la extensa región intrínsecamente desordenada del factor de transcripción asociado a la senescencia ANAC046 carece de estructura residual. Identificamos dos regiones de dominio de activación/motivo de secuencia, una en cada extremo, que se unen promiscuamente a un panel de seis dominios reguladores positivos y negativos de reguladores biológicamente relevantes. Las afinidades de unión medidas mediante calorimetría de titulación isotérmica revelan una jerarquía para la unión del regulador en las dos regiones del dominio de activación/motivo de secuencia de ANAC046, lo que las define como puntos calientes de regulación. A pesar de los amplios contactos intramoleculares dinámicos a lo largo de la cadena desordenada, revelados mediante experimentos y simulaciones de mejora de la relajación paramagnética, las regiones permanecen desacopladas en su unión. En conjunto, los resultados implican una regulación reostática por parte de ANAC046 mediante competencia reguladora dependiente de la concentración, un mecanismo probablemente reflejado en otros factores de transcripción con dominios de activación distantes.

Las plantas son esenciales para la vida tal como la conocemos en la Tierra. Oxigenan la atmósfera, regulan el clima y constituyen gran parte de los productores primarios que sustentan los complejos sistemas alimentarios. En la década de 1980, un grupo multinacional de científicos especializados en plantas eligió la pequeña angiosperma Arabidopsis thaliana como planta modelo para estudios genéticos y moleculares que se aprovecharían para generar nuevos y vastos conjuntos de datos, recursos y herramientas. El argumento que utilizaron para persuadir a las agencias de financiación a realizar inversiones significativas y centrar sus esfuerzos en esta especie de planta fue generar un profundo conocimiento fundamental de la biología vegetal y aplicar este conocimiento a especies valiosas, pero generalmente menos manejables. En los últimos 40 años, Arabidopsis se ha consolidado como el modelo vegetal más potente y versátil para descubrir principios biológicos fundamentales y ha servido como sistema de prototipado para probar conceptos moleculares y genéticos avanzados. Argumentamos que los desafíos emergentes de la creciente inestabilidad climática y el rápido crecimiento de la población mundial exigen inversiones renovadas y sólidas en la investigación fundamental de la biología vegetal. Aprovechar el poder de la investigación, los recursos, los conjuntos de datos y la comunidad colaborativa global de Arabidopsis es más importante que nunca. Este comentario presenta una enérgica defensa de la investigación fundamental, es decir, la "básica", en ciencias vegetales; describe que, a menudo, Arabidopsis es preferible al trabajo directo con cultivos; destaca varias aplicaciones transformadoras derivadas de la investigación básica en plantas; y argumenta que la ciencia vegetal es vital para la supervivencia de la humanidad.

Múltiples factores impulsan la formación de condensados ​​biomoleculares. En plantas, la condensación de los factores de transcripción FACTOR DE RESPUESTA A AUXINA 7 (ARF7) y ARF19 atenúa la respuesta a la hormona vegetal auxina. En este estudio, informamos que el movimiento citoplasmático de condensados ​​ARF, mediado por actina, potencia la condensación. Simulaciones moleculares de grano grueso de polímeros activos revelan que las fuerzas aplicadas impulsan las asociaciones de macromoléculas para mejorar la separación de fases, dando lugar a fases densas que acumulan preferentemente moléculas móviles. Nuestro estudio destaca cómo la motilidad molecular puede impulsar la separación de fases, con implicaciones para los condensados ​​móviles, a la vez que ofrece información sobre los mecanismos celulares que regulan la dinámica de los condensados.

La hormona vegetal auxina regula una amplia variedad de respuestas transcripcionales dependiendo del tipo celular, ambiente y especie. Cómo se logra esta diversidad puede estar relacionada con el complemento específico de los componentes de señalización de auxina en cada célula. Los niveles de activadores (FACTORES DE RESPUESTA A AUXINA de clase A) y represores (FAR de clase B) son particularmente importantes. La regulación estricta de los niveles de proteína ARF es probablemente clave en la determinación de este equilibrio. A través del análisis comparativo de nuevos mutantes dominantes en maíz y el musgo Physcomitrium patens, hemos descubierto un mecanismo de ~500 millones de años de regulación a nivel de proteína ARF de clase B mediado por degradación del proteasoma, importante en la determinación de las decisiones del destino celular en plantas terrestres. Por lo tanto, nuestros resultados agregan una pieza clave al rompecabezas de cómo la auxina regula el desarrollo de la planta.

Comprender la regulación y la función de los genes vegetales es esencial para abordar los desafíos que enfrenta la agricultura moderna. La transformación de plantas, junto con la microscopía de fluorescencia, ofrece un enfoque eficaz para investigar el comportamiento dinámico de los genes vegetales y las proteínas que codifican. Previamente, desarrollamos un conjunto de vectores de transformación vegetal específicos de tejido compatibles con Gateway. En este artículo, nuestro objetivo es ampliar el conjunto de vectores disponibles para la transformación de plantas y la transfección de protoplastos mediada por Agrobacterium.