Efecto sinérgico de la luz y la gravedad sobre el crecimiento y la proliferación celular en "Arabidopsis thaliana"

Resumen

La ausencia de gravedad afecta al crecimiento y desarrollo de las plantas. Conocer estos efectos es muy importante porque las plantas forman una parte esencial de los Sistemas de Soporte Vital al aportar oxígeno y alimento. El crecimiento de las plantas se basa en la coordinación de procesos celulares como la proliferación y el crecimiento en los tejidos meristemáticos (competencia meristemática). La falta de gravedad en oscuridad causa la pérdida de la competencia meristemática en la raíz, como demostró nuestro grupo en experimentos realizados en la Estación Espacial Internacional y en simuladores de microgravedad en Tierra. El objetivo principal es profundizar sobre el efecto combinado del ambiente espacial y la luz sobre el crecimiento y proliferación celular en la especie Arabidopsis thaliana. En concreto, se pretende conocer cómo la luz puede actuar como una señal capaz de contrarrestar los efectos adversos causados por la ausencia de gravedad, y si la radiación presente en el interior de la ISS en combinación con microgravedad, puede tener un efecto acumulativo. Además, se plantea conocer si la gravedad reducida presente en la Luna (0,17g) y Marte (0,38g), altera de la misma manera la competencia meristemática. Estos objetivos se han alcanzado por la realización de experimentos en la ISS dentro del experimento ¿Seedling Growth¿ (SG) y en el simulador de microgravedad en Tierra RPM. Para ello se han utilizado distintas líneas de Arabidopsis thaliana: Col-0, nuc1, nuc2, phyA, phyB, CYCB1:uidA y DII-VENUS. La proliferación y el crecimiento celular en raíz se han analizado midiendo el número de células por unidad de longitud, la expresión del gen de la ciclina B1 y el área del nucléolo. A nivel molecular, la proliferación celular se ha estudiado analizando la expresión de los genes marcadores CYCB1;2 y CK2A;2 y el crecimiento celular por la expresión de los marcadores NUC1, NUC2 y FIB. El estudio a nivel de estos dos procesos en plantas sometidas a microgravedad, 0,17g y 0,38g simulados en la RPM, confirmó que la microgravedad produce un desacople entre estos dos procesos en oscuridad. A 0,17g este desacople es más pronunciado, pero a 0,38g los valores de los parámetros indicadores de estos dos procesos son similares a los obtenidos en el control a gravedad terrestre. Un régimen lumínico de fotoperiodo en la RPM no produjo cambios a nivel celular entre ambas condiciones experimentales, aun existiendo una disminución de la expresión del gen CYCB1;2 en microgravedad. En plantas crecidas en la RPM y con radiación se produce un aumento en la proliferación y el crecimiento celular, alcanzando los mismos niveles que sin radiación. En cambio, en el control 1g con radiación, estos dos procesos están reprimidos. El estudio a nivel molecular del crecimiento y la proliferación celular de Col-0, phyA y phyB fotoestimulados con luz roja y sometidos a distintos niveles de gravedad en el experimento SG mostró que la microgravedad real altera estos dos procesos en todas las líneas, pero a medida que aumenta la magnitud del vector gravedad en Col-0 estas diferencias desaparecen antes que en líneas mutantes que captan deficientemente este estímulo lumínico. Finalmente, el análisis transcriptómico de plantas fotoestimuladas con luz roja frente a las mantenidas en oscuridad, crecidas en microgravedad real, mostró que las plantas fotoestimuladas poseían un menor número de genes diferencialmente expresados y no implicados en la proliferación y el crecimiento celular. Las principales conclusiones obtenidas son: El valor umbral para la percepción del vector gravedad está comprendido entre 0,17g y 0,38g.