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Rol de WUSCHEL en la regulación
del destino de las células stem
en el meristema apical de
Arabidopsis.
Anatomía Vegetal 2006.
Natalia Almasia
Ariel Bazzini
Guillermo Maroniche
Mariana Massó
Vanesa Mongelli
Diego Zavallo
Introducción
Durante los primeros estadíos del
desarrollo de las plantas con semilla,
todas las células tienen la capacidad de
dividirse, son pluripotentes.
 Luego, sólo algunas partes permanecen
con esa capacidad: los meristemas.

Introducción

Post- embrión:



el SAM desarrolla una roseta de hojitas.
Aparece el meristema axilar.
Se forma el meristema floral.
Floral y apical del tallo: regulación génica
similar.
 Apical: crecimiento ilimitado.
 Floral: termina con el gineceo.

Stem Cells
Zona Central
Centro Organizador
L1 = túnica
L2 = túnica
L3 = corpus
Zona Periférica
Zona de
Transición
Organización del
meristema
Epidermis
Tejidos internos
Todos derivan de 1 a 3 células que componen cada capa germinal
Meristema del tallo

La integridad se debe
mantener durante:



Proliferación celular,
Iniciación de organogénesis,
Formación repetida de
órganos.
CLV
STM
+
-
ORGANOGÉNESIS
¿¿Especificación de las stem cells??

Se da por la información posicional



Se impone en las células que residen en la
cumbre del meristema apical;
Más allá de esta posición, se diferencian.
Protagonismo de “WUSCHEL”?
W.T
W.T
W.T
Mutantes wus
Meristema Apical del
Brote
Meristema Floral
Células pierden la especificación “stem”
Pero tampoco constituyen órganos...
WUS especificaría que el destino de las células es
mantenerse como STEM
(en lugar de reprimir la formación de órganos)
Mutantes wus
Wuschel

Análisis molecular de WUS?

Rol en los meristemas del brote y
florales?

Cómo se forman y mantienen los
meristemas durante el desarrollo?
Fig 2.A.Positional cloning.
Caminado cromosomico
RFLP
YAC
Cosmidos
wt
X
wus
Restriction Fragment Lengh Polimorphism (RFLP)
Cósmidos 6,8 y 9
wus
Transgénicas para los
distintos cósmidos
Región complementaria al 6, 8 y 9
HindIII
cDNA library
Open Reading Frame (ORF)
de 873 pb
TATA box
CCAAT box
etc
polyA
5´RACE
wus
DNA binding
Homeodomain
Acid domain
wus-1 cambian los bordes de un intron/exon y resulta en codon stop = Mutante FUERTE
wus-3 sustitución de aa =Mutante DEBIL.
wus-2y4 codon stop =Mutante FUERTE
Clásica estructura
Localización subcelular de WUS?
GUS WUS
GUS
WUS
GUS
GUS
Expresión de WUS durante el
desarrollo del embrión
8 células
16 células
+16 células
Expresión de WUS durante el
desarrollo del embrión
32 células
E. transición
E. corazón
C. L. de
E. corazón
Expresión de WUS durante el
desarrollo del embrión
L1
L2
L3
Estadio tardío
Control
(sonda sense)
WUSCHEL y SHOOTMERISTEMLESS (STM)
se expresan independientemente
WUS
STM
STM
Embrión stm
Embrión wt
Embrión wus
Estadio tardío
Estadio tardío
Estadio tardío
Conclusiones
WUS posee localización nuclear
 Se expresa durante la embriogénesis,
a partir del estadio de 16 células,
incluso antes de que exista un
meristema apical diferenciado.
 Posteriormente, su expresión se
localiza en el meristema apical del
tallo por debajo de las capas L1 y L2.
 La expresión de WUS y STM se inician
independientemente

Expresión del mRNA de WUS durante el desarrollo
post-embriogénico
Hipótesis: su expresión es requerida en las células centrales de los meristemas
Primordios
foliares
pedicelo
hoja caulinar
Meristemas
vegetativo: WUS
confinado a un
pequeño grupo de
células en el
centro por debajo
de las tres capas
celulares más
externas(L1-3)
Meristemas de
inflorescencia:
en estadio 1 y 2
de la formación
del meristema
floral,
mostrando
expresión de
WUS en el
centro.
sépalo
Meristemas floral:
emergiendo como un
pequeño bulto (1 y 3)
Meristemas de
inflorescencia
(im): WUS debajo
de L3.
Meristema floral:
WUS confinado a
un pequeño grupo
de células en el
centro por debajo
de las L2
Estadio 2 floral:
WUS fuertemente
detectado en un
grupo de células
por debajo de L2.
Meristema floral
desarrollando en
forma de “cúpula”.
Expresión del mRNA de WUS durante el desarrollo
post-embriogénico
Estadio 6 floral:
sépalos (s),
pétalos (pt) y
estambres (st)
formándose en
la periferia,
expresión de
WUS reducida.
Meristema
vegetativo
(plántula):
Control negativo
Tinción no
detectada.
Estadio 10 se
inicia la
formación de
primordios
carpelares (ca): el
meristema es
consumido y la
expresión de WUS
es indetectable.
Estadio 2 y 3
de flor:
Control
negativo
Tinción no
detectada.
A diferencia del meristema vegetal, el floral es reclutado por las células centrales
durante la organogénesis, a continuación la expresión de WUS es regulada negativamente,
consistente con el rol de las células que expresan WUS en el destino de ser “stem Cells”. Dado
que WUS se detectó en capas diferentes en el meristema floral comparado con el vegetativo y el
de la inflorescencia, esto sugiere que si bien son estructuras homólogas que comparten
mecanismos, ambos meristemas están, en parte, organizados diferencialmente.
Rol de WUS en el meristema
del tallo
En la parte inferior de la
zona central se expresa
WUS
Zona Central
WUS define un nuevo dominio funcional dentro del meristema:
el centro organizador.
Mantienen a las células que están por arriba, como STEM cells.
SAM


Stem cells rodeadas por
un grupo de células
activas mitóticamente:
el centro organizador.
Este centro promueve
el estado stem en las
células vecinas.
RAM


Stem cells rodean un
grupo de células que no
se dividen: el centro
quiescente.
Este centro inhibe la
diferenciación de las
células stem vecinas.
En ambos meristemas, las células stem son especificadas por
un “centro organizador” central.
Modelo básico para
especificar el estado
pluripotente de las
células stem
Interacciones entre
células vecinas
Dinámica del patrón expresión de WUS durante
la embriogénesis temprana
Conclusión


La formación del MAT es el resultado de una
sucesión de procesos que comienza en la
embriogénesis temprana.
Una vez establecido el MAT, la expresión de
WUS define un grupo de células cuya función es
especificar la identidad de las células vecinas
como meristemáticas (STEM).