Investigador principal: José Luis Micol.
Investigadores: José Manuel Pérez Pérez, Héctor Candela Antón, Almudena Mollá Morales, Raquel Sarmiento Mañús, Almudena Ferrández Ayela, Rubén Casanova Sáez y Tamara Muñoz Nortes.
Instituto de Bioingeniería. Universidad Miguel Hernández.

Análisis de la contribución diferencial del desarrollo de la epidermis, el mesófilo y la venación a la estructuración interna y la forma global de la hoja

Los abordajes experimentales a gran escala para la comprensión de la función de los genes han sentado las bases de la “era de la Genómica”. Sin embargo, algunos años antes del advenimiento de la Genómica, ya se habían implementado abordajes exploratorios a gran escala que contribuyeron a la comprensión de la función de los genes: los experimentos de mutagénesis de saturación, realizados con el propósito de identificar todos los genes que pueden rendir un fenotipo mutante dado. Estos experimentos de genética directa, llevados a cabo en organismos modelo como Drosophila melanogaster y Caenorhabditis elegans, han generado colecciones de mutantes afectados en procesos específicos del desarrollo, cuya caracterización celular y molecular ha contribuido a desentrañar los mecanismos genéticos subyacentes al desarrollo animal.

Con el fin de obtener información acerca de la construcción de las hojas de las plantas, emprendimos en 1993 un intento de aislar el máximo número posible de mutantes viables y fértiles con morfología foliar alterada, en el organismo modelo Arabidopsis thaliana, e identificamos varios cientos de mutaciones que pertenecen a 147 grupos de complementación. Desarrollamos un método de cartografía génica de alto rendimiento, cuyo uso nos ha permitido clonar posicionalmente 25 de los correspondientes genes, cuyos productos participan en diversos procesos de desarrollo, como la expansión celular polar, la transducción de señales hormonales, la regulación génica, la biogénesis de los orgánulos y la remodelación de la cromatina, entre otros. El amplio espectro de alteraciones en la morfología foliar que hemos identificado está facilitando la disección de procesos de desarrollo específicos de las hojas.

Pretendemos con este proyecto incrementar nuestra comprensión de la contribución relativa que la epidermis, el mesófilo y el patrón vascular hacen a la construcción de la estructura interna de la hoja y a su forma final. Con este propósito, emplearemos tres abordajes diferentes:

(a) La caracterización funcional de los 7 miembros de una familia de genes nucleares que hemos denominado RETICULATA-RELATED (RER), a los que consideramos buenos candidatos para someter a contraste la hipótesis de que la morfogénesis foliar está controlada por la señalización del cloroplasto al núcleo. Hemos clonado posicionalmente dos miembros de esta familia, RE y VEN5, que codifican proteínas cloroplásticas necesarias para la proliferación del mesófilo en los estadios tempranos del desarrollo foliar.

(b) La terminación de estudios funcionales inconclusos, los del gen RUGOSA2 (RUG2), cuyo producto proteico participa en la regulación de la transcripción de la mitocondria y el cloroplasto (RUG2). Las mutaciones rug2 perturban el desarrollo foliar, lo que también podría deberse a la alteración de la transducción de una señal morfogenética desde el cloroplasto al núcleo.

(c) Un análisis morfométrico muy detallado de las células de las hojas de 122 de nuestros mutantes y varias decenas de sus combinaciones dobles mutantes. Los parámetros que se medirán incluyen el número, el perímetro, el área y otras variables de la forma de las rosetas completas y de cada una de sus hojas, así como del peciolo, el limbo, la epidermis adaxial y abaxial, el mesófilo en empalizada y esponjoso, la venación, los estomas y los tricomas. Se estudiará la correlación entre estos parámetros para analizar la proliferación y la expansión celular, y su coordinación, así como si obedece a controles ejercidos a nivel celular, local o del órgano en su conjunto.