Functional characterization of anion channels of the SLAC/SLAH family in Arabidopsis thaliana

Abstract

El crecimiento óptimo de las plantas requiere del aporte sincronizado de cloruro (Cl¿) y nitrato (NO3¿), pero la acumulación excesiva de Cl¿ en órganos aéreos puede producir toxicidad iónica. La toma neta de ambos aniones en el simplasto de la raíz resulta del equilibrio entre: i) la entrada activa mediante cotransporte de protones de alta y baja afinidad no identificados aún; ii) la salida pasiva mediada por canales aniónicos desconocidos. Tras su adquisición, los nutrientes se retienen en la raíz o se transportan a la parte aérea a través del xilema. La translocación de Cl¿ al xilema es un mecanismo clave en la regulación de la acumulación de este anión en la parte aérea. En este trabajo hemos caracterizado los genes AtSLAH1 y AtSLAH4 que se expresan en la raíz de Arabidopsis thaliana y que codifican canales aniónicos de tipo lento de la familia SLAC/SLAH, y hemos descrito su función biológica. Las líneas mutantes interrumpidas en dichos genes muestran alteraciones en el desarrollo, cuya manifestación depende de la dosis de Cl¿ aplicada en el medio de cultivo, proporcionando así evidencia de una interacción entre la nutrición por Cl¿ y la función de SLAH1 y SLAH4. En las muestras de savia del xilema obtenidas de las plantas mutantes slah1-2, el contenido de Cl¿, pero no el de NO3¿, se reduce un 50%. En la raíz, la expresión de AtSLAH1 se localiza específicamente en las células del periciclo adyacentes a los vasos del xilema, donde este gen se coexpresa con AtSLAH3, otro miembro de la familia SLAC/SLAH. Los estudios con las líneas de mutantes slah3 y con la doble mutante slah1-slah3 indican que la regulación correcta de la translocación de Cl¿ al xilema de la raíz requiere la actividad conjunta de ambos canales. SLAH1 no transporta aniones per se, pero coexpresado en ovocitos de Xenopus con el canal de NO3¿/Cl¿ SLAH3 verificamos que interaccionan físicamente y permite la activación de SLAH3 en ausencia de quiasas y NO3¿ extracelular.