Las redes complejas y las vías de señalización que equipan a las plantas para hacer frente a los desafíos ambientales en entornos terrestres se desarrollaron a lo largo del tiempo evolutivo. Exponer plantas a ambientes nuevos presenta oportunidades para entender cómo las plantas se ajustan a condiciones fuera de su experiencia evolutiva. El vuelo espacial es uno de esos entornos y comprender cómo funcionan las plantas fuera de los límites de la Tierra también es parte integral de la exploración espacial. Las plantas responden a los vuelos espaciales de formas que dependen de la especie, el ecotipo, la genética e incluso los órganos. El impacto fisiológico de los vuelos espaciales se refleja en los patrones de expresión génica. Por ejemplo, cultivados en vuelos espaciales Arabidopsis las raíces tienden a ser más pequeñas, tienen menos raíces laterales y un desarrollo de vello radicular más corto que sus controles terrestres. Los aspectos de estas morfologías en el ecotipo Columbia (Col-0) sugieren una relación entre la regulación a la baja de varios genes de peroxidasa en los vuelos espaciales.

Las investigaciones para comprender cómo la planta modelo Arabidopsis thaliana responde a los vuelos espaciales impulsan la exploración del espacio profundo, la colonización planetaria y nuestra comprensión de las respuestas moleculares básicas de las plantas frente a entornos novedosos. Créditos de las imágenes: Estación espacial internacional: http://sen.com/features/how-to-watch-and-photograph-the-international-space-station; Invernadero marciano: https://www.humanmars.net/2016/08/mars-greenhouse-by-nasa.html; Inflorescencia de Arabidopsis: Anna-Lisa Paul; y gráfico del mapa de calor del transcriptoma de vuelos espaciales de Paul et al., (2013) BMC Plant Biology 13: 112 (acceso abierto/dominio público).

En un estudio reciente de cantar et al. y publicado en AoBP, se investigó un gen de función desconocida inducido por vuelos espaciales por su posible participación en funciones relacionadas con ROS en Arabidopsis raíces. Su análisis de cuán diferentes Arabidopsis las plantas responden al espacio resultó en el descubrimiento de un gen previamente no caracterizado (OMG1), que fue inducida consistentemente en el espacio. Esta investigación reveló que OMG1 pertenece a la familia de proteínas similares a CONSTANS y participa en el mantenimiento de la vía de las especies reactivas del oxígeno, que parece ser una característica importante de la adaptación fisiológica de las plantas al entorno de los vuelos espaciales. También muestra que los experimentos de vuelos espaciales se pueden utilizar como plataforma para descubrir nuevas funciones genéticas y proporcionar más información sobre la biología de las plantas terrestres.

Destacado del investigador

La Dra. Anna-Lisa Paul es Profesora Investigadora en el departamento de Ciencias Hortícolas de la Universidad de Florida, en el programa de Biología Molecular y Celular de Plantas. Paul es un biólogo molecular de plantas interesado en cómo las plantas responden al estrés abiótico, particularmente a nivel de expresión génica. Los lugares asociados con los vuelos espaciales brindan la oportunidad de explorar las respuestas genómicas de las plantas a un entorno novedoso; uno que está fuera de la experiencia evolutiva de los organismos terrestres. Esta plataforma única presenta antecedentes mediante los cuales se pueden observar estrategias adaptativas a nivel de expresión génica a medida que se adoptan para hacer frente a un estrés. novo. Paul y su colega Robert Ferl lanzaron y analizaron diez experimentos de vuelos espaciales entre 1999 y 2018, que exploraron principalmente los efectos del entorno del vuelo espacial en los patrones de expresión génica y transducción de señales en la planta modelo. Arabidopsis thaliana.

La investigación actual se centra en evaluar las respuestas epigenómicas de Arabidopsisal entorno de los vuelos espaciales. Paul también ha servido a la comunidad de biología espacial como editor en jefe de la revista Gravitational and Space Research, como miembro de la Junta de Revisión Permanente de la ISS, en el Consejo de Ciencias de GeneLab y como presidente de la Sociedad Estadounidense de Investigación Gravitacional y Espacial. .