GRUPOS DE INVESTIGACIÓN

Biología Celular del Desarrollo en Plantas

Agrobiotecnología

RESUMEN

El rendimiento de los cultivos es una característica que depende de múltiples factores ambientales, incluyendo la disponibilidad de agua y nutrientes, la temperatura, la calidad y cantidad de luz, etc. Además, parámetros que definen la arquitectura de las plantas y el tamaño de su órganos determinan junto con estos factores ambientales el rendimiento de los cultivos. El desarrollo de los órganos de las plantas se basa en un esquema general común. Una ves de que los diferentes tipos celulares se establecen ocurre una etapa de proliferación celular. Luego, las células comienzan la expansión y diferenciación celular para llegar a su tamaño, forma y función final. Así, el número, tamaño y forma final de los órganos de las plantas depende de la localización, duración, magnitud y dirección de estos procesos. Nuestro grupo tiene como objetivo analizar a nivel celular el desarrollo y crecimiento de los órganos vegetales para identificar mecanismos que regulen la proliferación celular, la expansión y la diferenciación celular. Para esto, hacemos un extenso uso de técnicas de microscopia, genómica, genética y biología molecular, para determinar los parámetros celulares que definen el crecimiento de los órganos de las plantas y para analizar patrones de expresión y localización subcelular de las proteínas que regulan estos procesos. Analizamos además la interacción de estos mecanismos con el ambiente y la posibilidad de trasladar el conocimiento a especies de interés agronómico.
DIRECTOR/A DEL GRUPO
Ramiro Rodriguez

Sede:

CCT

Email:

rrodriguez@ibr-conicet.gov.ar
Directores/as de Proyecto
Investigadores/as Asociados/as
BECARIOS/AS POST-DOCTORALES
BECARIOS/AS DOCTORALES
  • Barrera, Virginia
TESINISTAS
  • López Alsina,
TÉCNICOS/as

LÍNEA DE INVESTIGACIÓN

Mecanismos que modulan el crecimiento de los organos de las plantas controlando la proliferación celular

Existen similitudes importantes en el mecanismo del crecimiento de todos los órganos de las plantas. Una ves que los diferentes tipos celulares se establecen a partir de las células madre, las células pasan por una etapa de activa proliferación celular en el que nuevas células se producen por mitosis. Luego, estas células pasan por una fase de expansión y diferenciación hasta llegar al estado funcional maduro. El tamaño final de cada órgano depende del número de células producidas por los meristemas zona meristemática y del tamaño que las células adquieren luego del periodo de expansión. Las nuevas células son producidas por mitosis, eventos que se concentran en las zonas meristemáticas de los órganos en desarrollo. Por esto, el control de la progresión a través de las fases de Ciclo Celular Mitótico (CCM) es crítico a la hora de determinar la magnitud del crecimiento de las plantas. Los mecanismos genéticos que controlan los parámetros que definen la magnitud de producción de células regulan algunos el tamaño y la persistencia en el tiempo de la zona de proliferación, y otros, la velocidad del ciclo celular a la que se dividen las células de esta zona.

En este línea de trabajo, apuntamos a identificar y caracterizar módulos regulatorios que controlen a nivel transcripcional y post-transcripcional el ciclo celular en plantas y promuevan su desarrollo y crecimiento, con el objetivo final de generar herramientas que permitan aumentar el rendimiento de los cultivos para mejorar la producción de alimentos y biocombustible y la adaptación de las plantas al ambiente.

Endorreplicación y expansión celular en plantas: mecanismos, regulación y función

A nivel celular, el desarrollo y crecimiento de todos los órganos de las plantas se basa en un esquema general común. Luego de que los diferentes tipos celulares se establecen por divisiones formativas de las células madre, ocurre una etapa de proliferación celular en la cual las células realizan el Ciclo Celular Mitótico (CCM) para amplificar su número. Estas nuevas células, inicialmente de tamaño pequeño y limitada diferenciación, comienzan un periodo de expansión celular. En esta segunda etapa, las células vegetales suelen realizar una variedad del ciclo celular llamada Endoreplicación (ER) que consiste en la replicación del ADN sin posterior mitosis ni citocinesis generando células con mayor contenido de cromatina (poliploidía somática).

En esta línea de trabajo nos planteamos estudiar los mecanismos que controlan la Endorreplicación en plantas. Además, planteamos analizar como la poliploidía somática que genera este proceso contribuye al desarrollo de los diferentes órganos vegetales y a la interacción de las plantas con el ambiente.

Como hipótesis de trabajo planteamos que existen en plantas múltiples mecanismos a nivel transcripcional y postranscripcional controlan la transición del CCM a la ER y la duración de esta última fase. Esto ocurre tanto durante el desarrollo normal así también como parte de los mecanismos de plasticidad del desarrollo que despliegan las plantas en respuesta al ambiente. De estos mecanismos, algunos solo han sido caracterizados parcialmente e incluso quedan aún algunos por identificar. Planteamos además que las funciones de la poliploidía somática generada por la ER van más allá de promover la expansión celular y que aún hay funciones que no están del todo establecidas y caracterizadas.

Planteamos en esta línea de investigación estudiar redes regulatorias de factores de transcripción (FT) que controlan la transición del CCM a la ER y determinar la función de la poliploidía somática en plantas analizando en detalle a nivel celular, bioquímico y fisiológico plantas con modificaciones en estas vías regulatorias.

X: @ramrodri

IMÁGENES DE NUESTRAS INVESTIGACIONES

Esquema que ilustra la técnica utilizada para aislar por “Fluorescence Activated Cell Sorting” (FACS) células en la fase G2/M del ciclo celular para el posterior análisis de su transcriptoma.
Esquema que ilustra la técnica utilizada para aislar por “Fluorescence Activated Cell Sorting” (FACS) células en la fase G2/M del ciclo celular para el posterior análisis de su transcriptoma.
Arriba a la izquierda, cinética del crecimiento de la roseta de Arabidopsis thaliana. Arriba a la derecha, una raíz secundaria, que expresa una proteína fluorescente amarilla, emerge desde dentro del órgano perforando la capa de células de la epidermis de la raíz primaria cuyas paredes están teñidas con un fluoróforo rojo. Abajo, cinética de la expresión de un factor de transcripción durante la citocinesis.
Arriba a la izquierda, cinética del crecimiento de la roseta de Arabidopsis thaliana. Arriba a la derecha, una raíz secundaria, que expresa una proteína fluorescente amarilla, emerge desde dentro del órgano perforando la capa de células de la epidermis de la raíz primaria cuyas paredes están teñidas con un fluoróforo rojo. Abajo, cinética de la expresión de un factor de transcripción durante la citocinesis.

PUBLICACIONES Y PATENTES

SCARECROW-LIKE28 modulates organ growth in Arabidopsis by controlling mitotic cell cycle exit, endoreplication, and cell expansion dynamics.

New Phytologist. 237(5):1652-1666. Goldy C, Barrera V, Taylor I, Buchensky C, Vena R, Benfey PN, De Veylder L, Rodriguez RE (2023).

SCARECROW-LIKE28 modulates organ growth in Arabidopsis by controlling mitotic cell cycle exit, endoreplication, and cell expansion dynamics.

New Phytologist. 237(5):1652-1666. Goldy C, Barrera V, Taylor I, Buchensky C, Vena R, Benfey PN, De Veylder L, Rodriguez RE (2023).
DOI

The Arabidopsis GRAS-type SCL28 transcription factor controls the mitotic cell cycle and division plane orientation.

PNAS. 9;118(6): e2005256118. Goldy C, Pedroza-Garcia JA, Breakfield N, Cools T, Vena R, Benfey PN, De Veylder L, Palatnik J, Rodriguez RE (2021).

The Arabidopsis GRAS-type SCL28 transcription factor controls the mitotic cell cycle and division plane orientation.

PNAS. 9;118(6): e2005256118. Goldy C, Pedroza-Garcia JA, Breakfield N, Cools T, Vena R, Benfey PN, De Veylder L, Palatnik J, Rodriguez RE (2021).
DOI

Robust increase of leaf size by Arabidopsis thaliana GRF3-like transcription factors under different growth conditions.

cientific Reports. 8(1):13447. Beltramino M, Ercoli MF, Debernardi JM, Goldy C, Rojas AML, Nota F, Alvarez ME, Vercruyssen L, Inzé D, Palatnik JF, Rodriguez RE. (2018).

Robust increase of leaf size by Arabidopsis thaliana GRF3-like transcription factors under different growth conditions.

cientific Reports. 8(1):13447. Beltramino M, Ercoli MF, Debernardi JM, Goldy C, Rojas AML, Nota F, Alvarez ME, Vercruyssen L, Inzé D, Palatnik JF, Rodriguez RE. (2018).
DOI

GIF Transcriptional Coregulators Control Root Meristem Homeostasis.

Plant Cell. 30(2):347-359. Ercoli MF, Ferela A, Debernardi JD, Perrone AP, Rodriguez RE, Palatnik JF (2018).

GIF Transcriptional Coregulators Control Root Meristem Homeostasis.

Plant Cell. 30(2):347-359. Ercoli MF, Ferela A, Debernardi JD, Perrone AP, Rodriguez RE, Palatnik JF (2018).
DOI

Control of cell proliferation and elongation by miR396.

Plant Signal Behav. 11(6): e1184809.Ercoli MF, Rojas AM, Debernardi JM, Palatnik JF, Rodriguez RE (2016).

Control of cell proliferation and elongation by miR396.

Plant Signal Behav. 11(6): e1184809.Ercoli MF, Rojas AM, Debernardi JM, Palatnik JF, Rodriguez RE (2016).
DOI
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15 Nov

Esta semana recibimos la visita de Andrea Villarino, investigadora de @Udelaruy que preside junto a @GabrielaGago4 la Sociedad Latinoamericana de Tuberculosis @SLAMTB1 👉 pudimos conocer los detalles de sus trabajos en @FcienUdelar sobre la bacteria que causa esta enfermedad.

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