Agricultura Botánica y Genética Europa

Los científicos descubren un regulador genético que permite la rehidratación de las plantas después de la sequía

Los científicos descubren un regulador genético que permite la rehidratación de las plantas después de la sequía
Fotos de plantas antes (izquierda) y después (derecha) de una prueba de estrés por sequía. Mientras que las plantas de tipo silvestre (arriba) pudieron rehidratarse después de que se marchitaron, las plantas diseñadas para carecer de NGA1 (abajo) no pudieron. Crédito: RIKEN

Los científicos del Centro RIKEN para la Ciencia de los Recursos Sostenibles en Japón han descubierto que la proteína NGA1 es fundamental para que las plantas tengan respuestas normales a la deshidratación. 


por RIKEN


Publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences , el estudio muestra cómo NGA1 controla la transcripción de un gen clave que finalmente permite que las plantas sobrevivan después de períodos de sequía.

Imagínese lo que sucede cuando se olvida de regar sus plantas durante una semana o dos. La mayoría de las veces, aún estarán bien después de que les vuelvas a dar agua. Esto parece bastante simple, pero en realidad es un proceso biológico complejo que depende de una hormona vegetal llamada ABA. Para una rehidratación exitosa, el ABA debe acumularse durante las primeras etapas de la deshidratación y luego, entre otras cosas, actuar para prevenir la pérdida de agua al cerrar los poros de las hojas de la planta.

Si bien los científicos saben mucho sobre ABA y lo que hace, no sabían mucho sobre cómo ABA comienza a acumularse en respuesta al estrés por deshidratación. El científico principal Hikaru Sato y su equipo examinaron una biblioteca de 1.670 líneas de plantas transgénicas y realizaron una serie de experimentos para abordar este problema.

El método de detección que utilizó el equipo fue algo único. Como explica Sato, «utilizamos una biblioteca de líneas de plantas que se creó con tecnología de silenciamiento de represores quiméricos. Esta técnica especial se utiliza para identificar nuevos factores de transcripción en la ciencia genética vegetal».

Buscando plantas con características similares a los mutantes deficientes en ABA, encontraron una línea vegetal en la que la sobreexpresión de NGA con un dominio represor quimérico resultó en niveles reducidos de la enzima NCED3 durante el estrés por deshidratación. Esto fue muy prometedor porque las plantas necesitan NCED3 para producir ABA, y luego plantearon la hipótesis de que NGA era un factor de transcripción que podía controlar la producción de NCED3 y, en última instancia, la biosíntesis de ABA.

Resulta que hay toda una familia de proteínas NGA y el equipo demostró que todas se unen a la región del gen NCED3 que desencadena su transcripción. Pero la historia no es tan simple. El grupo creó plantas transgénicas para cada miembro de la familia NGA y descubrió que las proteínas NGA se encuentran naturalmente en diferentes partes de las plantas y muestran diferentes patrones de expresión en momentos de estrés por deshidratación. Algunos se expresaron en las raíces, mientras que otros se expresaron en las hojas. El momento de la expresión de NGA también varió entre diferentes líneas. Esto significaba que era poco probable que todos funcionaran de la misma manera en respuesta al estrés por sequía.

Para determinar qué proteínas NGA eran importantes para la síntesis natural de ABA, crearon mutantes knockout para cada una. Todas las plantas crecieron normalmente cuando había agua disponible. Después de retener el agua hasta que las plantas se marchitaran, los mutantes de NGA1 permanecieron secos y no pudieron revivir mediante rehidratación. Todos los demás mutantes podrían rehidratarse.

Mejorar la tolerancia a la sequía es una de las principales prioridades de los científicos de plantas. «Varios estudios han demostrado que el aumento de los niveles de ABA puede mejorar la tolerancia a la sequía en las plantas «, señala Sato. «Nuestro hallazgo de que NGA1 es necesario para la biosíntesis de ABA probablemente será útil para desarrollar nuevas formas de aumentar la tolerancia al estrés por sequía».

Por supuesto, todos los experimentos dan lugar a más preguntas. El siguiente paso para Sato y su equipo es descubrir cómo el estrés por sequía conduce a un aumento de los niveles de NGA1.


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