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Investigadores descubren mecanismos de activación en soja para la adaptación a suelos salinos


Las tierras de cultivo se están volviendo más salinas debido al cambio climático, el aumento del nivel del mar, la expansión de las tierras secas y el agotamiento de las aguas subterráneas. 


por la Universidad de Hong Kong


Esta crisis se ve exacerbada por prácticas agrícolas insostenibles. La pérdida resultante en el rendimiento de los cultivos amenaza a las poblaciones desnutridas de todo el mundo. Por lo tanto, los científicos están encontrando formas de aumentar la resiliencia de los cultivos al estrés salino para salvaguardar la seguridad alimentaria en este planeta.

El profesor Mee-Len Chye, profesor Wilson y Amelia Wong en biotecnología vegetal, y el Dr. Terry Shiu-Cheung Lung, profesor asistente de investigación de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad de Hong Kong (HKU) han revelado los mecanismos moleculares que activan la sal . -cambios adaptativos inducidos en la soja, trayendo esperanza en proporcionar posibles soluciones para la agricultura salina. Los hallazgos, publicados en la revista The Plant Cell , ofrecen nuevas estrategias para ayudar a las plantas a combatir la salinidad del suelo.

Fondo

Las plantas, como organismos sésiles, se esfuerzan por sobrevivir al estrés inducido por la sal al provocar acciones que incluyen la modificación de la arquitectura de la raíz, la generación de bombas de iones y la producción de metabolitos específicos. La aclimatación requiere numerosas moléculas de señalización del estrés, como las que pertenecen a dos importantes clases de lípidos, denominadas » ácido fosfatídico «.’ y ‘oxilipinas’. Anteriormente, el equipo de investigación del profesor Chye había demostrado que la generación de señales de ácido fosfatídico podría facilitarse mediante una proteína de unión a acil-CoA de clase II (ACBP). Los ACBP están muy conservados en eucariotas y se unen a ésteres de acil-CoA, la forma activada de los ácidos grasos en el metabolismo de los lípidos. Sin embargo, los procesos que desencadenan la síntesis de oxilipinas, los derivados oxigenados de los ácidos grasos poliinsaturados y la diafonía entre el ácido fosfatídico y las señales de oxilipina habían permanecido esquivos hasta ahora.

Resultados clave

Cuando el equipo del profesor Chye examinó las raíces de soja en una solución salina, sorprendentemente surgieron proteínas variantes de ACBP3 y ACBP4 de clase II más pequeñas que las formas nativas durante las primeras horas de tratamiento. «Estas proteínas se truncaron porque sus pre-ARNm se cortaron y se volvieron a unir de una manera atípica, comúnmente conocida como ‘empalme alternativo’. Afortunadamente, las capturamos en el momento adecuado para descubrir este fenómeno nunca antes visto en ACBP de plantas», dijo el profesor. Chee.

Su equipo de investigación descubrió que la sobreexpresión de la ACBP4 nativa y truncada hizo que las raíces peludas de la soja fueran más sensibles y tolerantes a la sal que el control, respectivamente. De manera similar, la Arabidopsis transgénica que sobreexpresa ACBP3 truncada fue más tolerante a la sal que el control, mientras que la Arabidopsis transgénica que sobreexpresa ACBP3 y ACBP4 nativas fue más sensible a la sal. A partir de análisis microscópicos, moleculares y bioquímicos, se formuló un modelo para ilustrar el papel mecánico de ACBP3 y ACBP4 en la activación de la generación de señales de oxilipina, así como la diafonía entre las oxilipinas y el ácido fosfatídico durante la señalización. El profesor Chye explicó brevemente: «Las lipoxigenasas generan señales de oxilipina. En condiciones normales, las enzimas están inactivas cuando forman complejos reversibles con ACBP y acil-CoA. En condiciones de salinidad,

El profesor Chye espera revelar otros componentes en el mecanismo de señalización de oxilipina para comprender mejor la respuesta de la salinidad. Aparte de eso, su equipo está explorando actualmente el potencial de mejorar la tolerancia a la sal en la soja y otros cultivos de plantas mediante un enfoque de ingeniería genética. Si esta innovación se implementa con éxito, el rendimiento de los cultivos podría verse menos afectado por la salinidad del suelo para promover la producción de alimentos en vista del cambio climático.



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