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Con genes de plantas carnívoras, los investigadores apuntan a cultivar plantas más resistentes

Venus atrapamoscas
Crédito: CC0 Public Domain

No devorarán insectos con mandíbulas frondosas, pero con la ayuda de los genes de las plantas carnívoras, los tomates, el tabaco y otros cultivos podrían algún día defenderse mejor de los hongos e insectos patógenos. 


por Sara Lajeunesse, Universidad Estatal de Pensilvania


Un equipo internacional de investigadores ha recibido una subvención del Human Frontier Science Program para investigar cómo los genes relacionados con los carnívoros, como los implicados en la digestión, podrían ayudar a los cultivos no solo a evitar las plagas, sino también a prosperar en entornos con pocos nutrientes. En última instancia, el objetivo del equipo es reducir la dependencia de pesticidas y fertilizantes.

«El estudio de las plantas puede proporcionar soluciones novedosas para el bienestar humano a través de cultivos mejorados», dijo Tanya Renner, profesora asistente de entomología en Penn State. «Un desafío clave es seleccionar de manera eficiente los rasgos y los genes subyacentes que ejercen funciones similares cuando se transfieren de una planta donante a una receptora. Creemos que algunos de los genes involucrados en la carnivoría, como los involucrados en la digestión de insectos y en el mantenimiento de las superficies de las hojas, evitar que los insectos escapen; podría ayudar a mejorar la resistencia de los cultivos a las plagas o crear variedades que puedan crecer en suelos cada vez más erosionados e infértiles «.

Según Renner, las plantas carnívoras desarrollaron la capacidad de digerir insectos como una forma de obtener nutrientes en ambientes pobres en nutrientes. En un proceso llamado evolución convergente , estos rasgos evolucionaron por separado en diferentes linajes de plantas, que comprenden más de 800 especies, que viven en diferentes partes del mundo.

Con genes de plantas carnívoras, los investigadores apuntan a cultivar plantas más resistentes
Los investigadores están investigando cómo los genes relacionados con los carnívoros, como los que intervienen en la digestión, podrían ayudar a los cultivos no solo a evitar las plagas, sino también a prosperar en entornos con pocos nutrientes. Aquí se presenta un tipo de planta carnívora, llamada butterwort. Crédito: Tanya Renner, Penn State

«Uno de nuestros objetivos con este proyecto es identificar y caracterizar los genes convergentes involucrados en carnívoros para tres tipos de plantas carnívoras: droseras, margaritas y plantas de jarra», dijo Renner. «Será el primer estudio de los fundamentos genéticos clave de las plantas carnívoras a gran escala».

Según Renner, las droseras y los butterworts son plantas parecidas al papel de las moscas que atrapan a sus presas en pelos pegajosos en sus hojas, mientras que las plantas de jarra contienen trampas de caída para capturar insectos. Las plantas de jarra, señaló, tienen un líquido digestivo pegajoso, parecido al pegamento.

«A este líquido, que es secretado por glándulas especializadas ubicadas en la base de la jarra, lo llamamos viscoelástico, ya que es viscoso y similar al elástico», dijo Renner. «Estamos interesados ​​en identificar los genes que subyacen al pegamento y ver si se puede introducir viscoelasticidad en plantas de cultivo con pelos glandulares, como el tomate y el tabaco».

Renner señaló que aunque las plantas carnívoras dependen de los nutrientes de los insectos, ciertas proteínas que se encuentran en los fluidos digestivos de las plantas carnívoras pueden proporcionar una nutrición adicional. También se ha demostrado que estas proteínas tienen propiedades antimicrobianas e insecticidas. Por lo tanto, otro de los objetivos del equipo es determinar si las proteínas pueden disuadir a las plagas y proporcionar mejoras nutricionales para las plantas cultivadas en suelo con bajas cantidades de nutrientes esenciales.

Los investigadores planean probar el rendimiento de las plantas de cultivo transgénicas a través de una variedad de experimentos. Por ejemplo, para medir la capacidad de las plantas para disuadir a los insectos, permitirán que los gusanos del tabaco y del tomate se alimenten de las hojas de las plantas y luego pesen los insectos.

«Experimentos anteriores han demostrado que los insectos ganan menos peso cuando intentan alimentarse de hojas que contienen estas proteínas», explicó Renner.

En otro experimento, para determinar si las proteínas digestivas proporcionan mejoras nutricionales para las plantas transgénicas, el equipo cultivará las plantas en un suelo con bajo contenido de fosfato y luego medirá su biomasa.

Cada año se aplican millones de libras de pesticidas y fertilizantes a los cultivos en los Estados Unidos, que son costosos y potencialmente dañinos para los ecosistemas y la salud humana.

«En general, nuestro objetivo es lograr una prueba de concepto de transferencias de rasgos de plantas carnívoras a plantas de cultivo con el objetivo de reducir la necesidad de aplicaciones de insecticidas y fertilizantes», dijo Renner.



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