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34.9:

La morfogénesis

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Morphogenesis

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La morfogénesis de las plantas es el desarrollo de la forma de una planta y su estructura. Muchos procesos que se solapan y factores ambientales contribuyen a la morfogénesis de las plantas. Entre estos procesos están el crecimiento y diferenciación de las células y la comunicación entre células. El crecimiento incluye la división´ de células y la elongación. Durante la división de células, la simetría, intensidad y orientación de la división influyen de gran manera en el destino de la célula. Por ejemplo, las células de guardia que controlan el intercambio de gases en las plantas, se forman a través de una división asimétrica y por un cambio de orientación de la division de las células. Sin embargo, la elongación causa la mayoría del crecimiento, que es el alargamiento permanente de las células diferenciadas. Las células de las plantas se expanden principalmente al tomar agua. La mayoría del agua se guarda en un gran vacuolo central. La división de células y el alargamiento de células determinan la forma de una planta y su dirección de crecimiento. Sin embargo, estos procesos varían entre diferentes tipos de células de plantas. La especificación de células de plantas inmaduras en diferentes tipos de células se llama diferenciación de células y también es un componente crítico de la morfogénesis de las plantas. La diferenciación de las células se guía a través de cambios en la expresión de genes, que activan o desactivanw los genes de los códigos de proteínas. La comunicación de célula a célula regula la expresión de los genes que influyen en la diferenciación celular Por ejemplo, la epidermis de la raíz de la Arabidopsis thaliana produce células de pelo y células epidermales sin pelo. Las células epidermales inmaduras que contactan una célula cortica se diferencian en las células sin pelo, mientras que las que contactan con dos células córticas se convierten en células de raíces de pelo. Este patrón se asocia con la expresión diferencial de los genes. Los factores ambientales como la luz, la temperatura y la disponibilidad de agua y nutrientes, también influyen en gran manera en la morfología de la planta.

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La morfogénesis

La morfogénesis vegetal, el desarrollo de la forma y la estructura de una planta, implica varios procesos de desarrollo superpuestos, incluyendo el crecimiento y la diferenciación celular. Las células precursoras se diferencian en tipos celulares específicos, que se organizan en los tejidos y sistemas de órganos que componen la planta funcional.

El crecimiento de las plantas y la diferenciación celular están bajo un control hormonal complejo. Las hormonas vegetales regulan la expresión génica, a menudo en respuesta a los estímulos ambientales. Por ejemplo, muchas plantas forman flores. A diferencia de los tallos y las raíces, las flores no crecen a lo largo de la vida de una planta. La floración implica un cambio en la identidad de los meristemos, las regiones de la planta que contienen células que se dividen activamente y que forman nuevos tejidos.

Además de las señales internas, las señales ambientales, como la temperatura y la duración del día, activan la expresión de genes de identidad del meristemo. Los genes de identidad del meristemo permiten la conversión del meristemo apical del brote en el meristemo de la inflorescencia, permitiendo que el meristemo produzca estructuras florales en lugar de vegetativas.

El meristemo de la inflorescencia produce el meristemo floral. Las células del meristemo floral se diferencian en uno de los órganos florales (sépalos, pétalos, estambres o carpelos) según su posición radial, que dicta la expresión de los genes de identidad de los órganos.

La hipótesis ABC plantea que los cuatro órganos florales se forman bajo la dirección de tres clases de genes de identidad de los órganos: A, B, y C. Si sólo se expresan genes A se forman sépalos. Si sólo se expresan genes C se producen carpelos. La coexpresión de los genes B y C da lugar a estambres, mientras que la de los genes A y B produce pétalos.

En resumen, la floración y otros aspectos de la morfogénesis vegetal están supeditados a múltiples procesos de desarrollo superpuestos.

Suggested Reading

Huijser, P., and M. Schmid. 2011. “The Control of Developmental Phase Transitions in Plants.” Development 138 (19): 4117–29. [Source]

Irish, Vivian. 2017. “The ABC Model of Floral Development.” Current Biology 27 (17). [Source]