Las mutaciones genéticas que interrumpen casi por completo un sistema de señalización molecular natural en las plantas pueden conferir el sorprendente beneficio de hacer que las plantas sean más tolerantes a los altos niveles de sal, según descubrió un equipo dirigido por RIKEN.
por RIKEN
Este descubrimiento podría ayudar a desarrollar nuevas estrategias para permitir que las plantas de cultivo prosperen en regiones de alta salinidad, que es un problema creciente en muchos lugares del mundo.
“La salinidad es una gran amenaza para la agricultura moderna”, dice Mostafa Abdelrahman del Centro RIKEN para la Ciencia de Recursos Sostenibles (CSRS). “Ahora se estima que afecta entre el 20 y el 50% de las tierras agrícolas irrigadas en todo el mundo como resultado del riego con agua salobre, sistemas de drenaje ineficientes y cambios climáticos globales”.
Para hacer frente a los altos niveles de salinidad, las plantas reprograman las vías metabólicas en varios compartimentos subcelulares. Sin embargo, hasta ahora no se ha entendido bien cómo las plantas regulan estos procesos celulares .
Abdelrahman y sus colaboradores han descubierto ahora que las moléculas de señalización celular conocidas como citoquininas desempeñan un papel clave en la regulación de las vías metabólicas que controlan los niveles de algunos metabolitos que imparten tolerancia a la salinidad.
Los investigadores se centraron en las mutaciones en dos conjuntos de genes que codifican proteínas que están involucradas en la señalización de citoquininas. Utilizaron dos poderosas técnicas de análisis sistémico, la transcriptómica y la metabolómica, para descubrir la conexión entre las mutaciones y la actividad de las citoquininas. La transcriptómica implica analizar transcripciones completas producidas por el genoma para identificar perfiles de expresión génica en circunstancias específicas. Por otro lado, la metabolómica implica analizar los niveles de una amplia gama de metabolitos presentes en una célula.
A través de este análisis doble, los investigadores encontraron que las mutaciones que interrumpen casi por completo los procesos de señalización molecular normales realizados por las citoquininas alteran los niveles de algunos metabolitos relacionados con los lípidos y los flavonoides, lo que hace que las plantas de Arabidopsis sean significativamente más tolerantes a un medio salado.
Si bien Arabidopsis no es una planta de cultivo, estos conocimientos sobre el papel de las citoquininas en la regulación de sus respuestas al estrés ambiental pueden conducir a nuevos enfoques para combatir el problema del aumento de la salinidad en los suelos de todo el mundo.
“La manipulación genética de la señalización de citoquininas podría proporcionar una vía prometedora para desarrollar cultivos tolerantes a la sal para ayudar a garantizar la seguridad alimentaria mundial en esta era de crisis climática”, señala Lam-Son Phan Tran, quien dirigió el equipo y también está en CSRS.
El equipo ahora tiene la intención de investigar la manipulación genética de la señalización de citoquininas en los principales cultivos de cereales mediante la edición del genoma, como una estrategia prometedora para desarrollar cultivos de cereales tolerantes a la sal mientras se mantiene una productividad superior.
