Citoquininas en plantas: Función y características ¿Qué son las citoquininas?

Publicado el 11 septiembre, 2022

¿Qué son las citoquininas en las plantas?

Hay una variedad de reguladores de crecimiento en las plantas al igual que en los humanos que regulan varios procesos metabólicos. Algunos ejemplos son las auxinas, las citoquininas, el ácido indol acético, las giberelinas, etc. Las citoquininas son un conjunto de hormonas que influyen en el crecimiento y el ciclo celular de las plantas. El nombre de ‘citoquininas’ proviene del hecho de que modulan la división celular (citocinesis) o mitosis. La regulación de la mitosis influye en los procesos de crecimiento desde la fase de crecimiento de la germinación de la semilla hasta la fase de declive de la senescencia de la hoja. El número de citoquininas también regula el crecimiento de los brotes, desarrollo del embrión, flores y frutos, interacciones planta-patógeno, etc.

Durante un experimento con células de la médula del tabaco, Folke Skoog y Carlos Miller encontraron una aminopurina como potente activador de la proliferación celular y la llamaron kinetina. Luego, la primera citoquinina natural identificada fue la zeatina en los granos de maíz. La forma más abundante de citoquininas que se encuentra en las plantas es la trans-zeatina. Todas las citoquininas se forman esencialmente reemplazando grupos unidos a N6 del anillo de adenina. Las citoquininas (CK) influyen en varios rasgos del crecimiento, desarrollo y fisiología de las plantas, como la germinación de semillas, la dominancia apical, el desarrollo de flores y frutos, la senescencia de las hojas, las interacciones planta-patógeno, la filotaxia, etc.

Zeatina, una citoquinina natural que se encuentra en el maíz

Producción de citoquininas

Las citocininas se producen en los meristemos apicales de la raíz. Las citoquininas son derivados de la adenina en el que se sustituyen los isoprenos. Principalmente, las isopentenil transferasas juegan un papel clave en la biosíntesis de citoquininas. Ayudan a la conversión de isoprenoides en diferentes tipos de citoquininas como cis y trans-zeatina, dihidrozeatina, etc. Las otras enzimas que juegan un papel clave son las citoquininas oxidasas que metabolizan las citoquininas y las inactivan mediante la conjugación con carbohidratos. El meristema es un tejido en crecimiento con células que se dividen activamente. Aunque se encuentran en todos los tejidos, las citoquininas se encuentran en concentraciones más altas en las partes en crecimiento de una planta, como el embrión, el endospermo, el brote y el ápice de la raíz. Después de formarse en las raíces, las citoquininas se mueven en todas direcciones a través de las células de los tejidos conductores del xilema, el floema y el parénquima.

Aparte de las plantas, las citoquininas son producidas por organismos más pequeños como insectos, bacterias (p. ej ., Agrobacterium tumefaciens ), hongos (p. ej., moho mucilaginoso) y algas (p. ej., algas verdeazuladas).

Características de las citoquininas

Al igual que otras hormonas, las citoquininas son mensajeros químicos involucrados en múltiples procesos fisiológicos. Junto con las auxinas, las citoquininas regulan el crecimiento de raíces y brotes. Las auxinas son responsables del alargamiento celular mientras que las citoquininas catalizan la división celular. Cuando la proporción de auxina a citoquinina aumenta, las células de la raíz se multiplican en número, mientras que cuando las citoquininas a las auxinas muestran una proporción más alta, las raíces se alargan. Con el crecimiento y desarrollo activo de las raíces, las citoquininas se transfieren a los brotes. Al llegar a los brotes, las citoquininas activan los brotes latentes y estimulan la producción de nuevas hojas.

Los meristemos apicales de los brotes mejoran principalmente la producción de hojas nuevas y la elongación de los brotes. Producen auxinas que inhiben el crecimiento de las yemas axilares, de modo que solo hay un meristemo apical activo en la punta de un brote. Este fenómeno de inhibición del crecimiento lateral se denomina dominancia apical. Ayuda a la planta a ahorrar y dirigir sus recursos en un centro de crecimiento a la vez. Sin embargo, en algunas plantas, las células distantes de los meristemos apicales de los brotes muestran una mayor proporción de citoquinina a auxina y activan las yemas axilares. Por lo tanto, las auxinas y las citoquininas juegan un papel diferente y la adaptación general depende del equilibrio de estas hormonas en una planta.

Las citoquininas participan tanto en la comunicación de corta distancia (paracrina) como en la señalización de larga distancia (autocrina). Por ejemplo, las citoquininas liberan dominio apical cuando los insectos, los humanos o el clima dañan las puntas de los brotes. Esto activa las yemas axilares para que se ramifiquen y generen nuevas puntas de brotes. Luego, la concentración de auxina aumenta nuevamente para establecer el dominio apical. Los objetivos de las citoquininas son genes sensibles a citoquininas y los receptores son proteínas transmembrana con actividad de histidina quinasa.

Funciones de las citoquininas

Las citoquininas realizan una miríada de funciones en el desarrollo, la madurez y otros procesos fisiológicos. Su mecanismo básico es estimular la división celular, pero también puede funcionar de otras formas. Las siguientes son algunas de las funciones que desempeñan las citoquininas.

Las citoquininas son producidas principalmente por los meristemos apicales de raíces y brotes, lo que significa que se encuentran en células jóvenes y en crecimiento activo. Provocan la mitosis y regulan la división celular. Por lo tanto, son esenciales para el crecimiento del meristema y los brotes, la multiplicación de las células primordiales de las hojas y el desarrollo del embrión. Por lo tanto, son contribuyentes significativos a la morfogénesis.
Junto con las auxinas, maniobran el dominio apical y la activación de las yemas axilares.
En las raíces, juegan un papel contrario e impiden la ramificación lateral de las raíces.
Retrasan el proceso de madurez de las hojas, lo que se denomina senescencia foliar. Las citoquininas preservan la estructura de los cloroplastos y obstruyen el amarillamiento de las hojas al mantener los contenidos de proteína y clorofila.
Las citoquininas también fomentan la mitosis en los primordios florales y ralentizan la senescencia de las flores.

Usos de citoquininas

Como las citoquininas son importantes en la división celular, sus aplicaciones en la agricultura, el cultivo de tejidos y varios otros campos se realizan a escala comercial. Sus diferentes usos se detallan a continuación:

Las citoquininas se aplican a varios tipos de cultivos, como frutas, hortalizas u cultivos ornamentales. También se aplican a árboles jóvenes y vides para obtener una apariencia más saludable, mayor rendimiento y mayor tamaño de flores y frutos. Se aplican comúnmente en huertos de manzanos y pistachos para promover el crecimiento de las frutas.
Las citoquininas incitan el alargamiento celular en cultivos de células de la médula del tabaco, células de la raíz del tabaco y cotiledones de las hojas de plantas productoras de aceite como el girasol, la mostaza, el rábano y la zanahoria.
Las citocininas también provocan la diferenciación y maduración de las células del callo y los cotiledones. Estas hormonas en aplicación externa transforman los etioplastos en cloroplastos. También inducen la partenocarpia y la floración.
Las citoquininas provocan la síntesis de ARN y actividades enzimáticas en los tejidos; por lo tanto, se utilizan en el cultivo de tejidos.
La aplicación de citoquininas a plántulas, flores y células cultivadas en suspensión aumenta la producción de antocianinas en plantas como la coliflor, la rosa, la zanahoria y el girasol. Las citoquininas cuando se aplican tópicamente ayudan al desarrollo lateral de los cogollos.
El tratamiento con citoquinina rompe la latencia de las semillas sensibles a la luz y retrasa la madurez de la hoja unos días. El retraso en la senescencia de la hoja se denomina efecto Richmond-Lang y se obtiene al obstruir las enzimas catabólicas como las proteasas y las nucleasas.
Las citoquininas también se pueden aplicar a las plantas para desarrollar sus sistemas de raíces para sobrevivir en condiciones de sequía y aridez. La aplicación de citoquininas a las plantas de algodón aumenta su rendimiento entre un 5 y un 10 % en condiciones de déficit hídrico.

Resumen de la lección

Las citoquininas son hormonas como las auxinas y las giberelinas. Se producen en los meristemos apicales de la raíz y viajan al brote. Se concentran en tejidos en crecimiento activo. Las citocininas son derivados de adenina sustituidos químicamente en N6 , responsables de la mitosis. La mitosis, a su vez, es responsable de la formación de brotes y desarrollo de brotes que incluye el crecimiento de tallos y hojas. Desempeñan un papel tanto en la señalización paracrina (corta distancia) como en la autocrina (larga distancia). Las citoquininas están involucradas en numerosos procesos fisiológicos como el desarrollo, la morfogénesis, la dominancia apical, el crecimiento de las yemas axilares, la senescencia de las hojas, producción de antocianinas, crecimiento primordial en flores, etc. Las aplicaciones de las citoquininas son para mejorar el crecimiento, el vigor y el rendimiento de flores, frutas y otros cultivos. Las citoquininas se aplican de forma rutinaria en las plantaciones de algodón, manzanas, pistachos y muchas otras frutas. Se utilizan en el cultivo de tejidos para romper la latencia de semillas sensibles a la luz, mejorar los sistemas de raíces, retrasar la senescencia de hojas y flores, etc.

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