Aprovechamiento de la proteína motora vegetal miosina XI para diseñar cultivos resistentes a la sequía
Con la intensificación del calentamiento global y el cambio climático, la sequía se ha convertido en una grave amenaza para la agricultura mundial, afectando el rendimiento de los cultivos y la seguridad alimentaria. Para sobrevivir a estos fenómenos adversos, las plantas han desarrollado diversas estrategias. Una de ellas para contrarrestar la escasez de agua es el cierre estomático, donde los estomas (los diminutos poros en la superficie de las hojas responsables del intercambio gaseoso) se cierran para limitar la pérdida de agua. Este proceso está regulado por la hormona vegetal ácido abscísico (ABA), que desempeña un papel crucial en los mecanismos internos de respuesta de la planta al estrés.
Si bien el papel del ABA en la respuesta a la sequía está bien establecido, los investigadores han identificado un contribuyente sorprendente a este proceso: la miosina XI, una proteína motora tradicionalmente conocida por transportar componentes celulares. Para explorar esto, un equipo de investigadores dirigido por el profesor Motoki Tominaga de la Universidad de Waseda (Japón) realizó un estudio para determinar si la miosina XI contribuye activamente a la respuesta a la sequía en las plantas y para descubrir los procesos involucrados. «Aunque estudios previos han sugerido una posible participación de la miosina XI en las respuestas al estrés por sequía, los mecanismos subyacentes no han sido esclarecidos», comparte Tominaga. Los hallazgos de esta investigación se publicaron en el volumen 44 de Plant Cell Reports el 19 de junio de 2025. El estudio fue coautorado por el estudiante de posgrado Haiyang Liu, también de la Universidad de Waseda.
Los investigadores utilizaron Arabidopsis thaliana como modelo para investigar el papel de la miosina XI en la respuesta a la sequía. Utilizaron plantas genéticamente modificadas que carecían de uno, dos (2ko) o los tres (3ko) genes principales de la miosina XI. Estas se compararon con plantas silvestres mediante diversas pruebas, incluyendo ensayos de supervivencia a la sequía, mediciones de pérdida de agua, análisis de la apertura estomática y sensibilidad al ABA. También midieron la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS), visualizaron microtúbulos con marcadores fluorescentes y rastrearon la expresión de genes sensibles al ABA mediante qRT-PCR. Este enfoque integral les permitió evaluar la contribución funcional de la miosina XI a la tolerancia a la sequía y la señalización del ABA en las plantas.
Los resultados fueron sorprendentes. Las plantas que carecían de miosina XI, especialmente los mutantes 2ko y 3ko, mostraron una mayor tasa de pérdida de agua, un cierre estomático deficiente y una menor supervivencia en condiciones de sequía. También mostraron una menor respuesta al ABA, como se observó en mayores tasas de germinación y una menor inhibición del crecimiento radicular bajo tratamiento hormonal. A nivel celular, estos mutantes mostraron una menor producción de ROS, así como una alteración en la remodelación de los microtúbulos, ambos esenciales para el cierre estomático inducido por el ABA. Los genes clave relacionados con el estrés también mostraron una expresión reducida, lo que indica que la miosina XI desempeña un papel regulador en la señalización del ABA.
Estos hallazgos revelan que la miosina XI no es solo una proteína de transporte, sino que también contribuye activamente a la defensa de las plantas contra la sequía mediante la coordinación de la señalización de ROS, la remodelación de microtúbulos y la activación génica en las células oclusivas. Esto permite a las plantas cerrar los estomas con mayor eficacia y conservar agua. «Se descubrió que en múltiples mutantes de la miosina XI vegetal, la tasa de pérdida de agua durante la sequía es cuatro veces mayor que en el tipo silvestre», señala Tominaga. «Este hallazgo ofrece una nueva perspectiva sobre cómo las plantas se adaptan a los cambios ambientales».
Este estudio presenta varios avances importantes y abre nuevas vías de investigación. Revela un papel previamente desconocido de la miosina XI en la respuesta de las plantas al estrés abiótico, lo que ofrece una comprensión más profunda de cómo los sistemas de transporte intracelular contribuyen a la adaptación ambiental. Además, identifica una prometedora diana molecular para mejorar la resistencia a la sequía en los cultivos.
«Se espera que este descubrimiento impulse la investigación fundamental sobre cómo las plantas responden al estrés y contribuya al desarrollo de tecnologías que mejoren la eficiencia del uso del agua en cultivos en regiones propensas a la sequía», comparte Tominaga. «Nuestro objetivo es seguir avanzando en nuestra investigación para que este conocimiento pueda aplicarse a tecnologías agrícolas que favorezcan la agricultura frente al cambio climático», añade.
En resumen, este estudio revela que la miosina XI es un factor crucial en la respuesta de las plantas a la sequía, vinculando la maquinaria de transporte celular con la señalización hormonal. A medida que aumenta la presión climática, hallazgos como estos ofrecen vías prometedoras para el desarrollo de cultivos resilientes y eficientes en el uso del agua para un mundo en constante cambio.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionados por la Universidad de Waseda.
Referencia de la revista :
- Haiyang Liu, Motoki Tominaga. La miosina XI coordina el cierre estomático inducido por ABA mediante la estabilidad de los microtúbulos y la síntesis de ROS en Arabidopsis sometida a estrés hídrico . Plant Cell Reports , 2025; 44 (7) DOI: 10.1007/s00299-025-03538-2
