Factores de transcripción de la familia homeodominio-cierre de leucinas de Arabidopsis thaliana en el desarrollo radicular y las respuestas al medioambiente

Abstract

El desarrollo del sistema radicular es fundamental para la adaptación y supervivencia de las plantas. Su arquitectura responde dinámicamente a factores abióticos como disponibilidad de agua, nutrientes y salinidad. Los factores de transcripción (FT) son reguladores clave de este proceso. En esta tesis estudiamos AtHB40 y sus parálogos AtHB53 y AtHB21, pertenecientes al clado VI de la familia HD-Zip I de Arabidopsis thaliana, analizando sus funciones bajo condiciones óptimas y de estrés salino. AtHB40 y AtHB53 se expresan en raíces desde estadios tempranos. AtHB40 se localiza en la zona meristemática, columela y sistema vascular de la raíz primaria, mientras que AtHB53 muestra mayor expresión en raíces laterales. No se detectó expresión de AtHB21 en raíces. AtHB40 inhibe el crecimiento de la raíz primaria reprimiendo indirectamente CICLINAB1.1, y presenta regulación cruzada con el ácido abscísico (ABA): ABA induce su expresión, mientras que AtHB40 regula negativamente a esta hormona. El ácido indolacético (IAA) activa a AtHB40 en la punta de la raíz, donde controla directamente la expresión de LAX3. AtHB40 regula negativamente la respuesta gravitrópica mediante el control de transportadores de auxinas. AtHB53 actúa como regulador de AtHB40 en la raíz primaria, mediando su respuesta a IAA. Ambos FT reprimen el crecimiento de raíces laterales de modo hormonalmente regulado. Bajo estrés salino (150 mM NaCl), los mutantes athb40 y athb53 presentan mayor tasa de germinación, mejor supervivencia y mayor crecimiento de raíces laterales que plantas silvestres. Concluimos que AtHB40 y AtHB53 regulan negativamente el desarrollo radicular y la adaptación a salinidad en Arabidopsis thaliana.

Root system development is fundamental for plant adaptation and survival in different environments. Its architecture dynamically responds to abiotic factors such as water availability, nutrients, and salinity. Transcription factors (TF) are key regulators of this process. In this thesis, we studied AtHB40 and its paralogs AtHB53 and AtHB21, belonging to clade VI of the HD-Zip I family in Arabidopsis thaliana, analyzing their functions in root development under optimal conditions and abiotic stress. AtHB40 and AtHB53 are expressed in roots from early developmental stages. AtHB40 is mainly located in the meristematic zone, columella cells, and vascular system of the primary root, while AtHB53 shows greater expression in lateral roots. No expression of AtHB21 was detected in roots. AtHB40 represses primary root growth by indirectly downregulating CYCLINB1.1 and shows cross-regulation with abscisic acid (ABA): ABA induces AtHB40 expression, while AtHB40 negatively regulates ABA levels. Indole-3-acetic acid (IAA) positively regulates AtHB40 in the root tip, where this TF directly controls LAX3 expression. AtHB40 negatively regulates the gravitropic response by controlling auxin transporters. AtHB53 acts as a regulator of AtHB40 in the primary root, mediating its response to IAA. Both TF repress lateral root growth in a hormonally regulated manner. Under saline stress (150 mM NaCl), athb40 and athb53 mutants show higher germination rates, better survival, and greater lateral root growth than wild-type plants. Germination is one of the processes most affected by saline conditions. We conclude that AtHB40 and AtHB53 are negative regulators of root development and adaptation to salinity in Arabidopsis thaliana.