Investigador principal: José Luis Micol.
Investigadores: David Esteve Bruna, Rubén Casanova Sáez, David Wilson Sánchez, Amani Toumi, Sara Jover Gil, Eduardo Mateo Bonmatí y Tamara Muñoz Nortes.
Instituto de Bioingeniería. Universidad Miguel Hernández.
Análisis a gran escala del papel morfogenético de la traducción y la compensación en el crecimiento y el desarrollo de la hoja de Arabidopsis
Las hojas de las plantas superan a los mejores paneles solares que se hayan construido, y son útiles como purificadores de aire y factorías de alimentos. Capturan eficientemente la luz solar, retiran CO2 de la atmósfera, producen el oxígeno que respiramos y constituyen la fuente directa o indirecta de casi todos los alimentos que consumimos. Son varias las razones por las que el estudio del desarrollo de las hojas es importante, que incluyen que puede aportar conocimientos sobre la biología y evolución de un órgano sin equivalentes en el reino animal, y que permite la identificación y la ulterior manipulación de los controles genéticos, ambientales y hormonales que determinan su arquitectura y función.
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 47 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.
El objetivo de este proyecto es estudiar dos fenómenos que han retomado protagonismo en la comunidad de investigadores del desarrollo de la hoja. Uno de ellos es la inesperada relación que se ha encontrado entre la traducción y la dorsoventralidad foliar, confirmada recientemente por la severa abaxialización que se observa en las combinaciones dobles mutantes entre alelos de insuficiencia de función de los genes AS1 y AS2 y de algunos que codifican proteínas ribosómicas. El segundo fenómeno intrigante se aprecia en algunos mutantes foliares, en los que una reducción en el número de células se ve compensada por un incremento en el tamaño de éstas. Esta compensación sugiere algún tipo de integración entre la división y la expansión celular en los primordios foliares mediante comunicación intercelular.
Combinaremos el análisis de ligamiento tradicional con las técnicas de ultrasecuenciación para clonar 40 mutaciones no alélicas, aisladas anteriormente en el laboratorio de J.L. Micol, que deforman las hojas vegetativas, haciéndolas pequeñas, apuntadas e indentadas. Caracterizaremos a nivel fenotípico y genético estos mutantes, estudiando sus interacciones genéticas y sometiéndolos a análisis morfométrico, a fin de determinar el número, el tamaño y la forma de sus células epidérmicas y del mesófilo. También confirmaremos la identidad molecular de cada uno de los genes a estudio, visualizaremos sus patrones de expresión y llevaremos a cabo experimentos de intercambio de promotores.