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Mando a distancia para plantas

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Crédito: CC0 Public Domain

Las plantas tienen poros microscópicamente pequeños en la superficie de sus hojas llamados estomas. Estos ayudan a las plantas a regular la entrada de dióxido de carbono para la fotosíntesis. También evitan la pérdida de demasiada agua y el marchitamiento durante la sequía.


por la Universidad de Würzburg


Los poros estomáticos están rodeados por dos células de protección. Si la presión interna de estas células cae, aflojan y cierran el poro. Si la presión aumenta, las células se separan y el poro se ensancha.

Por tanto, los movimientos estomáticos están regulados por las células de guarda. Las vías de señalización en estas células son tan complejas que es difícil para los humanos intervenir directamente con ellas. Sin embargo, los investigadores de Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg en Baviera, Alemania, encontraron una forma de controlar los movimientos de los estomas de forma remota, utilizando pulsos de luz .

Proteína fotosensible de algas utilizada

Los investigadores lograron hacer esto al introducir un interruptor sensible a la luz en las células de protección de las plantas de tabaco . Esta tecnología fue adoptada de la optogenética. Se ha explotado con éxito en células animales, pero su aplicación en células vegetales aún está en pañales.

El equipo dirigido por el biofísico de JMU y experto en células de guardia, el profesor Rainer Hedrich, describe su enfoque en la revista Science Advances . Los investigadores de la JMU Shouguang Huang (primer autor), Kai Konrad y Rob Roelfsema participaron significativamente.

El grupo utilizó una proteína sensible a la luz del alga Guillardia theta como interruptor de luz, a saber, el canal aniónico ACR1 del grupo de las canalrodopsinas. En respuesta a los pulsos de luz, el interruptor asegura que el cloruro fluya fuera de las celdas de protección y siga el potasio. Las células de protección pierden presión interna, se aflojan y el poro se cierra en 15 minutos. «El pulso de luz es como un control remoto para el movimiento de los estomas», dice Hedrich.

Se confirma la hipótesis del canal aniónico

«Al exponer ACR1 a la luz, hemos tendido un puente sobre la propia cadena de señalización de la célula, probando así la hipótesis de que la apertura de los canales de aniones es esencial y suficiente para el cierre de los estomas», dice Hedrich. La exposición a la luz había impedido casi por completo la transpiración de las plantas.

Con este conocimiento, ahora es posible cultivar plantas con un mayor número de canales aniónicos en las células de guarda . Las plantas equipadas de esta manera deberían cerrar sus estomas más rápidamente en respuesta a las olas de calor que se acercan y, por lo tanto, estar mejor capacitadas para hacer frente a los períodos de sequía.

«Los canales de aniones de las plantas se activan durante el estrés; este proceso depende del calcio. En un proyecto de optogenética de seguimiento, queremos utilizar canalrodopsinas conductoras de calcio para permitir específicamente que el calcio fluya hacia las células de protección a través de la exposición a la luz y para comprender la mecanismo de activación del canal aniónico en detalle «, dice Hedrich.

La investigación científica básica también puede beneficiarse de los resultados de Würzburg: «Nuestra nueva herramienta optogenética tiene un enorme potencial para la investigación», dice el profesor de JMU. «Con él, podemos obtener nuevos conocimientos sobre cómo las plantas regulan su consumo de agua y cómo se acoplan la fijación de dióxido de carbono y los movimientos estomáticos».



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