Las semillas de Nicotiana benthamiana toleran hiperacceleraciones de hasta 400.000 x g
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v10i8.17323Palabras clave:
Hipergravedad; Ultracentrifugación; Aceleración; Fuerza g; Nicotiana benthamiana.Resumen
La exposición a la hipergravedad puede alterar la viabilidad, morfología, fisiología, desarrollo y comportamiento de los seres vivos. Por tanto, el análisis de estos factores es fundamental a la hora de considerar la vida en planetas supermasivos, así como en escenarios de 'panspermia balística' relacionados con la expulsión de rocas de la superficie de un planeta, que podrían servir como vehículos de transferencia para esparcir la vida entre planetas dentro de un sistema solar. Los estudios que analizan los efectos de los regímenes de hipergravedad son abundantes en la literatura, sin embargo, solo unos pocos realizaron experimentos utilizando condiciones del orden de 105 x g. Además, la única especie de plantas probada hasta ahora, como una estructura completa en lugar de partes separadas, a un estrés gravitacional de este orden de magnitud en su totalidad, fue Oryza sativa, cuyas semillas pudieron germinar tras ser expuestas a 450.000 x g. Recientemente, nuestro grupo de investigación ha demostrado que algunas especies de nematodos de vida libre pueden soportar 400.000 x g. En el presente estudio, reportamos que semillas de la planta modelo Nicotiana benthamiana expuestas a 400.000 x g durante 1h pueden germinar en plántulas jóvenes completamente normales, sin alteraciones morfológicas aparentes. Dado que N. benthamiana se utiliza en laboratorios de todo el mundo y es un modelo de planta fácil de cultivar, los modelos teóricos y experimentales de litopanspermia y vida en planetas supermasivos pueden beneficiarse de ella.
Citas
Bally P. J., Nakasugi K., Jia F., Jung H., Ho S. Y., Wong M., Paul C. M., Naim F., Wood C. C., Crowhurst R. N., Hellens R.P., Dale J. L., & Waterhouse P. M. (2015). The extremophile Nicotiana benthamiana has traded viral defence for early vigour. Nature Plants, 1, 15165. 10.1038/nplants.2015.165
Beams, H. W. (1949). Some effects of centrifuging upon protoplasmic streaming in Elodea. Biological Bulletin, 96, 246-256. 10.2307/1538359
Beams, H. W. & King, R. L. (1935). The effect of ultracentrifuging on the cells of the root tip of the bean (Phaseolus vulgaris). Proceedings of The Royal Society Series B-Biological Sciences, 118, 264-276. 10.1098/rspb.1935.0056
Bouck, G. B. (1963a). Stratification and subsequent behavior of plant cell organelles. Journal of Cell Biology, 18, 441-457. 10.1083/jcb.18.2.441
Bouck, G. B. (1963b). An examination of the effects of ultracentrifugation on the organelles in living root tip cells. American Journal of Botany, 50, 1046-1054. 10.2307/2439913
Deguchi, S., Shimoshige, H., Tsudome, M., Mukai, S., Corkery, R. W., Ito, S. & Horikoshi, K. (2011). Microbial growth at hyperaccelerations up to 403,627 x g. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 108, 7997-8002. 10.1073/pnas.1018027108
Dos Santos, M. A., Fachel, F. N., Nava, M. J., Astarita, L. V., Collin, P., Russomano, T. (2012) Effect of hypergravity simulation on carrot germination and growth. Aviat Space Environ Med, 83(10):1011-2. 10.3357/asem.3476.2012.
Faraoni, P., Sereni, E., Gnerucci, A., Cialdai, F., Monici, M., Ranaldi, F. (2019) Glyoxylate cycle activity in Pinus pinea seeds during germination in altered gravity conditions.Plant Physiology and Biochemistry, 139, 389-394.
Gao, Z., Lic, D., Menga, C., Xu, D., Zhang, X. & Ye, N. (2013). Survival and proliferation characteristics of the microalga Chlamydomonas sp. ICE-L after hypergravitational stress pretreatment. Icarus, 226, 971-979. 10.1016/j.icarus.2013.07.017
Kostoff, D. (1937). Chromosome alterations by centrifuging. Science, 86, 101. 10.1126/science.86.2222.101
Kostoff, D. (1938). The effect of centrifuging upon the germinated seeds from various plants. Cytologia, 8, 420-442. 10.1508/cytologia.8.420
Kwon, S. T., Kikuchi, S. & Oono, K. (1992a). Molecular-cloning and characterization of gravity specific cDNA in rice (Oryza sativa L) suspension callus. Japanese Journal of Genetics, 67, 335-348. 10.1266/jjg.67.335
Kwon, S. T. & Oono, K. (1992b). Gravity responsible protein and messenger-RNA related to the survival of rice (Oryza sativa L) from gravity stress. Japanese Journal of Genetics, 67, 321-334. 10.1266/jjg.67.321
Mastrapa, R. M. E., Glanzberg, H., Head, J. N., Melosh, H. J. & Nicholson, W. L. (2001). Survival of bacteria exposed to extreme acceleration: implications for panspermia. Earth and Planetary Science Letters, 189, 1-8. 10.1016/S0012-821X(01)00342-9
Melosh, H. J. (1984). Impact ejection, spallation, and the origin of meteorites. Icarus, 59, 234-260. 10.1016/0019-1035(84)90026-5
Melosh, H. J. (1993). Blasting rocks off planets. Nature, 363, 498-499.
Micheten, M. V. C.; & Pessenti, I. L. Extractos vegetales en el control de brevicoryne brassicae en brassicaceans. Research, Society and Development, 10, e57710313681. 10.33448/rsd-v10i3.13681.
Montgomery, P. O. B., Rosenblum, E. & Vanorden, F. (1963). A relationship between growth and gravity in bacteria. Aerospace Medicine, 34, 352-354.
Pereira, A. S., et al. (2018). Metodologia da pesquisa científica. UFSM, <https://repositorio.ufsm.br/bitstream/handle/1/158 24/Lic_Computacao_Meto
dologiaPesquisa-Cientifica.pdf?sequence=1>.
Souza, T. A. J., Carli, G. J. & Pereira, T. C. (2017). Survival potential of the anhydrobiotic nematode Panagrolaimus superbus submitted to extreme abiotic stresses. Invertebrate Survival Journal, 14, 85-93. 10.25431/1824-307X/isj.v14i1.85-93
Souza, T. A. J. & Pereira, T. C. (2018). Caenorhabditis elegans tolerates hyperaccelerations up to 400,000 x g. Astrobiology, 18, 825-833. 10.1089/ast.2017.1802
Tada, A., Adachi, F., Kakizaki, T., & Inaba, T. (2014). Production of viable seeds from the seedling lethal mutant ppi2-2 lacking the atToc159 chloroplast protein import receptor using plastic containers, and characterization of the homozygous mutant progeny, Frontiers in Plant Science, 5, 243. 10.3389/fpls.2014.00243
Tamaoki, D., Karahara, I., Nishiuchi, T., Wakasugi, T., Yamada, K., & Kamisaka, S. (2014). Effects of hypergravity stimulus on global gene expression during reproductive growth in Arabidopsis. Plant Biol (Stuttg). 16 (1):179-86. 10.1111/plb.12124
Takemura, K., Kamachi, H., Kume, A., Fujita, T., Karahara, I., & Hanba, Y. T. (2017). A hypergravity environment increases chloroplast size, photosynthesis, and plant growth in the moss Physcomitrella patens. J Plant Res. 130 (1):181-192. 10.1007/s10265-016-0879-z. Epub 2016 Erratum in: J Plant Res. 2018, 131(5):887.
Waldron, K. W. & Brett, C. T. (1990). Effects of extreme acceleration on the germination, growth and cell-wall composition of pea epicotyls. Journal of Experimental Botany, 41, 71-77. 10.1093/jxb/41.1.71
Yoshida, N., Minamimura, T., Yoshida, T. & Ogawa, K. (1999). Effect of hypergravitational stress on microbial cell viability. Journal of Bioscience and Bioengineering, 88, 342-344. 10.1016/s1389-1723(00)80023-7
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