Hormonas de plantas Patricio Arce-Johnson

Fisiología y Bioquímica Vegetal BIO-225C

•  Aisladas del hongo Gibberella fujikuroi, a partir de plantas de arroz infectadas. Estas plantas presentaban marcada clorosis y largos entrenudos. Los primeros ensayos se llevaron a cabo usando extractos solubles del hongo. •  El ácido giberélico (GA3) fue la primera giberelina identificada. En la actualidad se conocen alrededor de 50 diferentes giberelinas. •  Algunos efectos mediados por las giberelinas son:

- Promoción del crecimiento en plantas de genotipos enanos o plantas bianuales -  Crecimiento de yemas latentes -  Germinación de semillas en dormición - Floración - Movilización de reservas en la semilla.

•  Se sintetizan en hojas jóvenes, yemas y en el embrión. •  Su transporte no es polar.

O

H CH3 H COOH

H

HO OH

CH3

C O

Acido giberélico (GA3) Las giberelinas se utilizan para favorecer el crecimiento y el alargamiento de los entrenudos de los brotes de novo

Dario Bonetta et al, 2005

Mecanismo de Acción de GAs

DELLA =Familia de proteínas represoras

= Ga- trxn, factor de transcripción Dependiente de Gas

= Receptor de Gas activas

= Complejo proteico que degrada a Della

GA = Gas activas

Transcripción de genes Transcripción de genes

Tai- Ping et al 2004

RGA/GAI RGL,1,2

Ga

Biosíntesis de Gas

Germinación de la semilla Desarrollo floral

Elongación del tallo Juvenil – adulto

Vegetativo- reproductivo Nakajima et al 2006

Rol de las Dellas en el desarrollo de plantas

Woodward et al 2006 Plant Physiology

Rol de las Auxinas en la Producción de Giberelinas

Auxina

Auxina AtGA2Ox AtGA2Ox

AtGA3ox

GA19

GA20

GA29 GA8

GA1

P: Polinizado

UP: No polinizado

IAA: Acido Indol Acético

NAA: Acido Naftalen Acético

BA: Bencil-adenina (citoquinina)

GA3: Giberelina

No Polinizados

•  Fueron descubiertas en 1955 estudiando sustancias promotoras de la división celular in vitro. •  Están involucradas en variadas respuestas fisiológicas:

- Promoción de la división celular - Promoción de la organogénesis (relación auxinas/citoquininas) - Retardo de la senescencia - Síntesis de clorofila y desarrollo de cloroplastos

•  Citoquininas endógenas:

- Zeatina (Zea) - Isopenteniladenina (2iP)

•  Citoquininas sintéticas:

- Kinetina (Kin) - Benziladenina (BAP)

•  Se sintetizan en el embrión y las raíces; se encuentran en todos los tejidos. La concentración endógena en plantas varía entre 0,1 y 500 µg/Kg. •  Su transporte es no polar.

Citoquininas: en combinación con las auxinas, determinan diferentes respuestas morfogenéticas

Hirose, 2007

Estructura química de las principales citoquininas

N H CH2 CH C

CH3

CH2OH

Zeatina

N H CH2 CH C

CH3

CH3

Isopenteniladenina (IP)

6-bencilaminopurina

N N H C

H

H N

N N

N

N

Interacción de Citoquinina y Auxina En Callos de tejido de Tabaco

Inducción de “escobas de bruja”, crecimiento de yemas de abeto por citoquininas procedentes de

infección por Corynebacterium fascians

EFECTOS: CITOQUININAS

Caulogénesis y rizogénesis dependiente de auxinas/citoquininas

TALLOS

Auxinas C

itoqu

inin

as

RAÍCES RAÍCES

Inducción de la Formación de Yemas

Control Tratado con citoquininas

Funaria (musgo)

Desarrollo de una yema

BIOSINTESIS DE CITOQUININAS

Kieber 2008

Conjugados de Citoquininas

Conjugados de citoquininas

Sheen et al 2008

MODELO DE TRANSDUCCION , DOS COMPONENTES

Estructura de Receptores de Citoquinina y Proteínas Involucradas en la Transducción de la señal

EFECTOS: Estimulación del desarrollo de cloroplastos en oscuridad

Control Tratado con citoquininas

K

PSARK::IPT Wild-type

EFECTOS: CITOQUININAS, SENSCENCIA

Blumwald 2007

EFECTO : TAMAÑO DE LAS FLORES

Verdonk et al 2008

EFECTO : TAMAÑO DEL OVARIO

Verdonk et al 2008

Etileno

Funciones y Características del Etileno

  Gaseoso

  Rápida difusión.

  Afecta a individuos adyacentes.

  Promueve maduración de frutos.

  Participa en senescencia y abscisión.

  Interferencia con transporte de auxina.

  Participa en iniciación de elongación del tallo y desarrollo de yemas.

Inhibición de Elongación del Tallo

Alteración de Geotropismo

Ciclo de Biosíntesis de Etileno a Partir de Metionina

Antisense de ACC oxidasa wt

Receptor de Etileno (ETR1)

Al unir etileno el receptor dimeriza e inicia la transmisión de la seña l por autofosforilación y t rans fe renc ia de fosfato

Cu

CTR1

H C C

H

H

H

Señalización de Etileno

Respuesta a Etileno

Percepción de Etileno y Señalización

Wt + Etileno Mutante “never ripe” Wt después de polinización receptor mutado

Mutante never ripe después de Mutante never ripe Wt

polinización

Acido Abscisico

Funciones de Acido abscisico  Inhibidor general del crecimiento.  Causa cierre estomatal.  Se produce en respuesta a estrés.  Tiene efecto inhibitorio en los efectos

estimulatorios de las otras hormonas

Germinación precoz en mutantes insensibles a ABA (vp1)

Acido salicílico

Biosíntesis de Acido salicílico

Los Brasinoesteroides son potentes reguladores del crecimiento vegetal de naturaleza esteroide, siendo la Brasinolida el primer compuesto aislado a partir

de una fuente natural, en 1979. La elucidación de la estructura de la brasinólida se determinó por espectroscopía y cristalografía de rayos X.

BRASINOESTEROIDES

Brasinólida

Efectos Fisiológicos

v  Promueve la elongación de tejidos vegetales. v  En cultivo de tejidos, en presencia de auxinas y

citoquininas, estimula el crecimiento de callos induciendo el alargamiento y la división celular.

v  Acelera la desdiferenciación de protoplastos y la regeneración de la pared celular.

v  H i p e r p o l a r i z a e l p o t e n c i a l e l é c t r i c o d e transmembrana.

v  Influye en el gravitropismo. v  Retrasa la abscisión de hojas en citricos. v  Regula la diferenciación de elementos traquearios.