Influencia del nitrato, ácido abscísico (ABA) y giberelinas (GA) en la transición dormición-germinación de semillas de Sisymbrium officinale (L.) Scop. sometidas a “post-maduración”

La semilla es el propágulo utilizado por las plantas Espermatófitas para perpetuarse, y constituye un hito trascendental en la historia evolutiva de las especies vegetales. Su éxito evolutivo radica en la adquisición de la tolerancia a la desecación y la existencia de un período de inactividad metabólica inducida en la fase final de su desarrollo (denominada dormición primaria) que le permite asegurar la dispersión y la supervivencia de la descendencia durante largos períodos de tiempo. La regulación hormonal de la dormición y la germinación está determinada principalmente por la relación ABA:GAs. Mientras que las GAs promueven la germinación, el ABA actúa como hormona clave en el establecimiento y mantenimiento de la dormición. Sisymbrium officinale (L.) Scop., la especie utilizada en este estudio, es una planta herbácea anual perteneciente a la familia Brassicaceae. La dormición primaria en S. officinale es intensa y para provocar su pérdida se precisa un almacenamiento a baja humedad relativa y temperaturas medio-altas; proceso conocido como “after-ripening” (AR) o post-maduración. La germinación de sus semillas es dependiente de nitrato (NO3-), dependencia que es aminorada por el AR. En esta Memoria se describe, desde una perspectiva integradora, la influencia del AR, NO3-, GAs y ABA en la capacidad germinativa de la semillas de S. officinale. Se demuestra por primera vez que el NO3- estimula la expresión de SoGA3ox2 (biosíntesis de GAs) y SoCYP707A2 (catabolismo de ABA) durante la imbibición de las semillas no durmientes, mientras que altera negativamente la expresión de SoRGL2 (regulador negativo de la señalización de GAs). Durante la imbibición de semillas durmientes (AR0), el NO3- disminuye la expresión de SoNCED6,9 (biosíntesis de ABA), SoRGL2 y SoABI5 (señalización de ABA) y aumenta la de SoCYP707A2. La expresión de SoDOG1 (gen relacionado con la respuesta a ABA) durante la imbibición disminuye durante el transcurso de la germinación respecto a semilla seca; hecho que ocurre en todos los regímenes de AR estudiados (AR7 y AR20). La presencia de NO3- en el medio de imbibición reduce la expresión de SoDOG1 en las semillas más durmientes. La adición exógena de ABA y NO3- estimula la transcripción de SoDOG1 durante las 6 primeras horas de imbibición en semillas AR0. Todo ello sugiere que las semillas AR7 son más sensibles a la influencia del NO3- que las semillas AR0 y que esta diferencia radica principalmente en la capacidad de síntesis de GAs bioactivas y no tanto en el metabolismo del ABA o en la señalización de ambas hormonas

The Big Plant Theory y otras metodologías dinamizadoras en grupos reducidos de dos materias de Fisiología Vegetal del grado en Biología

[Resumen] En este trabajo se describen dos experiencias basadas en la aplicación de estrategias motivadoras a los grupos reducidos de dos materias troncales del Grado en Biología. Ambas son materias del área de Fisiología Vegetal, pero con diferentes características y contextos, por lo que se han usado metodologías diferentes. Una es una materia de segundo curso (Fisiología Vegetal II) con muchos estudiantes por grupo y pocas horas de grupo reducido y otra de tercer curso (Fisiología Vegetal Aplicada) con más horas y menos estudiantes. En Fisiología Vegetal II se han desarrollado dos juegos de preguntas y respuestas y en Fisiología Vegetal Aplicada diferentes actividades (juegos de rol, debates, vídeos, congresos, etc.). Los resultados en ambos casos han sido positivos tanto en motivación como en desarrollo de un pensamiento crítico, y han reforzado entre los estudiantes el valor del trabajo en equipo y de los conocimientos del campo de la Fisiología Vegetal.[Abstract] In this paper we describe two experiences based on the application of strategies that motivate students. The experiences correspond to the seminar sessions of two core subjects of the degree in Biology. Both subjects belong to the field of Plant Physiology, but they have different features and context. Therefore, the methodology was different. The first subject (Plant Physiology II) is taught in the second course of Biology, and there are many enrolled students and few hours for seminars. The other subject (Applied Plant Physiology) is taught in the third course, and there are less students and more hours for seminars. In Plant Physiology II the students have to develop and play a game of questions and answers, whereas in Applied Plant Physiology the activities are more varied (role-playing, debate, video, scientific conferences, etc.). In both cases, the results were successful, and the activities motivate the students and contribute to the acquisition of critical thinking. Moreover, they convinced the students of the value of both the teamwork and the knowledge in the field of Plant Physiolog

Delay of germination-1 (DOG1): a key to understanding seed dormancy

[Abstract] DELAY OF GERMINATION-1 (DOG1), is a master regulator of primary dormancy (PD) that acts in concert with ABA to delay germination. The ABA and DOG1 signaling pathways converge since DOG1 requires protein phosphatase 2C (PP2C) to control PD. DOG1 enhances ABA signaling through its binding to PP2C ABA HYPERSENSITIVE GERMINATION (AHG1/AHG3). DOG1 suppresses the AHG1 action to enhance ABA sensitivity and impose PD. To carry out this suppression, the formation of DOG1-heme complex is essential. The binding of DOG1-AHG1 to DOG1-Heme is an independent processes but essential for DOG1 function. The quantity of active DOG1 in mature and viable seeds is correlated with the extent of PD. Thus, dog1 mutant seeds, which have scarce endogenous ABA and high gibberellin (GAs) content, exhibit a non-dormancy phenotype. Despite being studied extensively in recent years, little is known about the molecular mechanism underlying the transcriptional regulation of DOG1. However, it is well-known that the physiological function of DOG1 is tightly regulated by a complex array of transformations that include alternative splicing, alternative polyadenylation, histone modifications, and a cis-acting antisense non-coding transcript (asDOG1). The DOG1 becomes modified (i.e., inactivated) during seed after-ripening (AR), and its levels in viable seeds do not correlate with germination potential. Interestingly, it was recently found that the transcription factor (TF) bZIP67 binds to the DOG1 promoter. This is required to activate DOG1 expression leading to enhanced seed dormancy. On the other hand, seed development under low-temperature conditions triggers DOG1 expression by increasing the expression and abundance of bZIP67. Together, current data indicate that DOG1 function is not strictly limited to PD process, but that it is also required for other facets of seed maturation, in part by also interfering with the ethylene signaling components. Otherwise, since DOG1 also affects other processes such us flowering and drought tolerance, the approaches to understanding its mechanism of action and control are, at this time, still inconclusive

Reactive oxygen species (ROS) and nucleic acid modifications during seed dormancy

[Abstract] The seed is the propagule of higher plants and allows its dissemination and the survival of the species. Seed dormancy prevents premature germination under favourable conditions. Dormant seeds are only able to germinate in a narrow range of conditions. During after-ripening (AR), a mechanism of dormancy release, seeds gradually lose dormancy through a period of dry storage. This review is mainly focused on how chemical modifications of mRNA and genomic DNA, such as oxidation and methylation, affect gene expression during late stages of seed development, especially during dormancy. The oxidation of specific nucleotides produced by reactive oxygen species (ROS) alters the stability of the seed stored mRNAs, being finally degraded or translated into non-functional proteins. DNA methylation is a well-known epigenetic mechanism of controlling gene expression. In Arabidopsis thaliana, while there is a global increase in CHH-context methylation through embryogenesis, global DNA methylation levels remain stable during seed dormancy, decreasing when germination occurs. The biological significance of nucleic acid oxidation and methylation upon seed development is discussed.Comunidad de Madrid; APOYO-JOVENES-MT0KUE-25-MKITF