Oximes and nitric oxide signalling in Medicago truncatula root system architecture

Resumen

El óxido nítrico (NO) es una molécula señalizadora ampliamente conocida en el mundo vegetal, relacionada con cada etapa en el desarrollo de la planta. De entre todas sus funciones descritas, se sabe que actúa sinérgicamente con el ácido indol-3-acético (IAA), promoviendo el desarrollo de raíces secundarias. Hasta ahora tan solo se han confirmado algunas vías de síntesis del NO, todas ellas reductivas, mientras que aún no se ha revelado vía oxidativa alguna. Varios informes de nuestro grupo de investigación han medido síntesis de novo de NO3- y NO2- en Pisum sativum y M. truncatula crecidas con NH4+ como única fuente de nitrógeno (datos sin publicar). Este hecho sugiere la existencia de una vía oxidativa para el NH4+ en fabáceas. Se propone también que este mismo mecanismo puede ser parte de la señalización por toxicidad de NH4+ y de los procesos para su mitigación. Dada su configuración molecular, las oximas son buenos candidatos para ser precursores del NO, y, por tanto, el primer paso de esta vía de oxidación de nitrógeno. Entre todas las oximas, la Indol-3-acetaldoxima (IAOx) es especialmente relevante ya que se sitúa en la encrucijada entre el IAA y los indol glucosinolatos. El papel del IAOx en el desarrollo y señalización está muy poco estudiado en crucíferas, y es prácticamente desconocido en otras familias. En esta tesis doctoral intentamos demostrar que el IAOx está presente en M. truncatula y que posee, además, importantes funciones de señalización durante el desarrollo radicular. Por último, hipotetizamos que la señalización de IAOx está mediada por NO. Para esta labor, hemos sintetizado IAOx y una colección de otras oximas indólicas y no indólicas puras y hemos utilizado un enfoque farmacológico utilizando la planta leguminosa modelo M. truncatula. Hemos medido el fenotipo radicular, cuantificado los compuestos indólicos en tejido (parte aérea y raíz) y medido la expresión de los genes de Indol-3-acetaldehido oxidasa e IAOx deshidratasa. Nuestros datos muestran que todas las oximas promueven el fenotipo ‘superoot’, concordando con nuestra hipótesis de que el IAOx produce su efecto a través de la liberación de NO. Este nuevo conocimiento es un gran paso hacia el descubrimiento de la vía oxidativa de síntesis de NO en plantas y arroja luz a la interacción entre IAOx, IAA y la nutrición nitrogenada, que será imprescindible para futuras investigaciones en campos de cultivo.