Agricultura Botánica y Genética Europa

Los mecanismos del envejecimiento vegetal


Investigadores europeos investigaron los mecanismos moleculares que impulsan las respuestas relacionadas con el estrés que causan el envejecimiento y la muerte en las plantas. El objetivo es generar variedades de cultivos resistentes.


CORDIS.

A diferencia de los animales que pueden evitar el estrés, las plantas han desarrollado respuestas para evadir factores que pueden ser perjudiciales para el crecimiento y la supervivencia, las condiciones ambientales y los patógenos. Esto a menudo se comunica a través de la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS), subproductos del metabolismo aeróbico.

Los niveles bajos de ROS median las respuestas al estrés, mientras que en concentraciones más altas pueden conducir a la muerte celular programada . Las ROS también desempeñan un papel fundamental durante varios procesos de desarrollo, incluido el crecimiento del vello radicular y la germinación de las semillas.

Los científicos del proyecto Plantaging, financiado por la Unión Europea, deseaban determinar el papel de las ROS en la senescencia y el envejecimiento de las plantas y ampliar el conocimiento existente sobre los determinantes genéticos del proceso de envejecimiento. Esta fue una empresa de colaboración entre grupos científicos de Bulgaria y Nueva Zelanda.

Envejecimiento biológico en plantas.

Los estudios a lo largo de los años han identificado genes que aceleran la senescencia junto con otros que retrasan la senescencia y, por lo tanto, prolongan la vida útil. Sin embargo, se sabe muy poco acerca de cómo estos genes interactúan y responden a señales ambientales y de desarrollo específicas. Además, la etapa de desarrollo de una planta también afecta su capacidad para soportar condiciones ambientales adversas o iniciar la senescencia.

Los investigadores de Plantaging emplearon mutantes de Arabidopsis thaliana con una vida útil más larga o más corta, así como plantas con extrema tolerancia al estrés abiótico. Los contribuyentes al estrés abiótico comprenden principalmente temperaturas extremas, alta salinidad, privación de agua y contaminantes, incluidos los herbicidas.

El equipo realizó estudios de genoma completo que incluyen transcriptómica y metabolómica para investigar la expresión de genes y los cambios en el nivel de metabolitos en diferentes etapas de desarrollo y bajo estrés. También examinaron cómo los genes que responden a ROS reaccionan al estrés oxidativo. «Trabajamos bajo el supuesto de que cuando se sobreexpresa un regulador negativo del envejecimiento, las plantas transgénicas tendrán una senescencia retardada, mientras que la represión de un gen así aceleraría la senescencia», explica el coordinador del proyecto, el Dr. Gechev. «Ocurrirá lo contrario si el gen regula positivamente la senescencia; su sobreexpresión acelerará el envejecimiento biológico ”, continúa.

Nuevas señales moleculares en la vida útil de la planta

El perfil molecular, proteoma y metaboloma proporcionó información importante sobre cómo los genes relacionados con la senescencia regulan la vida útil de las plantas. Comparación genética entre las plantas tolerantes al estrés abiótico y otros tolerantes al estrés plantas produce más información significativa sobre el mecanismo de la tensión de respuesta.

El consorcio identificó genes clave , metabolitos y clases de lípidos que están altamente regulados durante la oscuridad a largo plazo en la planta con flores Haberlea rhodopensis. Además, secuenciaron el genoma de la planta tolerante a la radiación UV Pachycladon cheesemanii y caracterizaron sus respuestas fisiológicas y moleculares a altas dosis de radiación UV.

La senescencia de las plantas es de considerable interés para la práctica agrícola, ya que su manipulación tiene el potencial de influir significativamente en la tolerancia de los cultivos a condiciones adversas y mejorar el rendimiento. Los hallazgos del proyecto descubrieron con éxito nuevos elementos de la vía de regulación de la ROS que modulan la senescencia en Arabidopsis thaliana.

Aunque el Dr. Gechev prevé que es demasiado pronto para predecir el impacto en la agricultura, «el mayor conocimiento sobre los mecanismos que regulan el envejecimiento y la senescencia de las plantas contribuirá a producir cultivos más resistentes y verduras con una vida útil más larga».

Proporcionado por: CORDIS

Información de: phys.org


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