El mecanismo identificado por la Universidad de Nueva York podría orientar cultivos que aprovechen mejor el nutriente y reduzcan la dependencia de fertilizantes
Redactor: Camila Herrera R.
Editor: Eduardo Schmitz
Investigadores de la Universidad de Nueva York identificaron un mecanismo molecular que permite a las plantas reconocer cuándo han acumulado suficiente nitrógeno y detener su absorción desde el suelo. El proceso está controlado por una proteína reguladora denominada HHO5, que modifica la actividad de genes relacionados con la nutrición y el metabolismo vegetal.
El descubrimiento, realizado principalmente con la planta modelo Arabidopsis thaliana, podría abrir una vía para desarrollar cultivos capaces de captar una proporción mayor del nitrógeno disponible. Esa mejora permitiría reducir aplicaciones de fertilizantes costosos y limitar las pérdidas del nutriente hacia el agua y la atmósfera, aunque su funcionamiento todavía deberá validarse en especies agrícolas y en condiciones de campo.
HHO5 funciona como una señal de saciedad vegetal
Las raíces absorben nitrógeno inorgánico del suelo, principalmente en formas como nitrato y amonio. La planta transforma posteriormente esos compuestos en nitrógeno orgánico, que emplea para producir aminoácidos, proteínas y otras moléculas necesarias para su crecimiento.
La absorción y la asimilación requieren una cantidad considerable de energía. Por ello, cuando la planta dispone de suficiente nitrógeno orgánico, activa mecanismos que reducen la entrada de nutrientes adicionales. El equipo de la Universidad de Nueva York comprobó que HHO5 desempeña una función central dentro de ese sistema de retroalimentación.
La expresión del gen que produce HHO5 aumentó cuando las plantas alcanzaron niveles suficientes de nitrógeno orgánico. A partir de ese momento, la proteína reprimió genes implicados en la captación de más nitrógeno inorgánico, lo que equivale a una señal molecular para que las raíces frenen la absorción.
El hallazgo complementa investigaciones anteriores dedicadas a descifrar cómo las plantas controlan el uso del nitrógeno. En conjunto, estos trabajos muestran que la nutrición vegetal depende de redes reguladoras que ajustan la actividad de las raíces según las reservas y necesidades de toda la planta.
Una proteína con dos funciones diferentes
HHO5 no actúa únicamente como un interruptor que detiene la absorción. Los investigadores observaron que también interviene en la activación de genes relacionados con las respuestas al nitrógeno orgánico y el metabolismo de los aminoácidos.
Cuando actúa por sí sola, la proteína reprime la expresión de genes asociados con la captación de nitrógeno inorgánico. Sin embargo, al interactuar con otra proteína reguladora llamada WRKY21, HHO5 cambia de función y contribuye a activar señales vinculadas con el nitrógeno orgánico.
Esta doble actividad permite coordinar dos procesos: disminuir la entrada de nitrógeno desde el suelo cuando ya existe una reserva suficiente y, al mismo tiempo, favorecer el aprovechamiento metabólico del nutriente que la planta ha incorporado.
El mecanismo se diferencia de otras señales vegetales que estimulan la captación cuando existe una deficiencia. Por ejemplo, estudios previos identificaron una hormona producida por hojas con escasez de nitrógeno que se desplaza hacia las raíces y aumenta la absorción. Ambos sistemas reflejan cómo las plantas equilibran continuamente la demanda de los tejidos con el suministro procedente del suelo.
La técnica DoubleTARGET permitió comprobar la interacción
Para examinar el funcionamiento conjunto de HHO5 y WRKY21, los científicos utilizaron una técnica genómica denominada DoubleTARGET. El método permite introducir dos proteínas reguladoras en células vegetales aisladas y vincular cada una con marcadores fluorescentes diferentes.
Posteriormente, la secuenciación del ARN permite identificar qué genes responden a cada regulador y cuáles modifican su actividad cuando las dos proteínas están presentes simultáneamente. Las células con niveles elevados de HHO5 y WRKY21 mostraron una mayor expresión de genes relacionados con las respuestas al nitrógeno orgánico y con mecanismos de defensa vegetal.
Este resultado respaldó el modelo según el cual HHO5 puede actuar como represor directo de la absorción de nitrógeno inorgánico y como activador indirecto de otras respuestas cuando trabaja junto con proteínas de la familia WRKY.
Plantas sin HHO5 absorbieron casi tres veces más nitrógeno
El equipo de Nueva York colaboró con investigadores de Argentina para estudiar ejemplares de Arabidopsis que carecían del regulador HHO5. Bajo condiciones específicas de suministro del nutriente, estas plantas absorbieron casi tres veces más nitrógeno que los ejemplares con niveles normales de la proteína.
La diferencia apoya la hipótesis de que HHO5 transmite una señal de suficiencia y limita la captación adicional. También convierte a esta proteína en un posible objetivo para modificar la eficiencia nutricional de los cultivos.
Sin embargo, eliminar o reducir el regulador no garantiza automáticamente mejores rendimientos. La absorción excesiva podría exigir más energía, alterar el metabolismo o producir efectos diferentes según la especie, la etapa de crecimiento, la disponibilidad de agua y la composición del suelo.
Los resultados proceden de una especie utilizada habitualmente como modelo de laboratorio y de condiciones nitrogenadas controladas. Antes de trasladarlos a maíz, trigo, arroz u otros cultivos comerciales será necesario comprobar si el mismo mecanismo conserva su función y si puede modificarse sin afectar el desarrollo, la calidad o la respuesta frente a enfermedades.
Una posible vía para aprovechar mejor los fertilizantes
La eficiencia en el uso del nitrógeno representa un problema económico para los productores porque una parte del fertilizante aplicado no llega a incorporarse al cultivo. Investigaciones anteriores han advertido que hasta la mitad de los nutrientes aplicados en grandes cultivos puede quedar sin absorber, aunque la proporción varía según la región, el suelo, el clima y el manejo.
El nitrógeno no utilizado puede perderse por lixiviación, escorrentía, volatilización o procesos microbianos. Parte del nitrato alcanza aguas subterráneas y superficiales, mientras otras formas del nutriente pueden transformarse en óxido nitroso, un gas de efecto invernadero con una elevada capacidad para retener calor.
Para el agricultor, estas pérdidas representan dinero invertido en un insumo que no se convierte en biomasa o cosecha. La producción y el transporte de fertilizantes nitrogenados también requieren grandes cantidades de energía y están expuestos a variaciones de precios y alteraciones en las cadenas internacionales de suministro.
Desarrollar plantas con una absorción más prolongada o mejor coordinada podría elevar la proporción del nutriente que termina dentro del cultivo. El objetivo no sería mantener una captación ilimitada, sino ajustar la señal de saciedad para aprovechar el nitrógeno disponible antes de que se pierda en el ambiente.
El hallazgo no sustituye el manejo agronómico
La posible aplicación genética del mecanismo HHO5 se encuentra en una fase inicial. Mientras avanza la investigación, la eficiencia continúa dependiendo de análisis de suelo, dosis ajustadas, momento de aplicación, fuente del fertilizante, humedad, actividad microbiana y demanda concreta del cultivo.
Otras estrategias pueden actuar de manera complementaria. Un estudio reciente encontró que reducir parcialmente el nitrógeno sintético y combinarlo con aportes orgánicos puede mejorar la absorción y la calidad del suelo sin sacrificar productividad bajo las condiciones evaluadas.
La gestión del nitrógeno debe considerar además que una mayor captación no siempre equivale a un incremento proporcional del rendimiento. Cuando otros factores como agua, fósforo, temperatura o sanidad limitan el crecimiento, añadir más nitrógeno puede aumentar las pérdidas sin generar una cosecha superior.
Del laboratorio a los futuros programas de mejoramiento
Will Hinckley, estudiante doctoral del Departamento de Biología de la Universidad de Nueva York y autor principal del estudio, señaló que el conocimiento podría contribuir a diseñar variedades capaces de absorber más nitrógeno disponible. Gloria Coruzzi, coautora sénior, destacó que la identificación de reguladores sensibles a distintas cantidades y formas del nutriente aporta una nueva clave para mejorar su captación y asimilación.
En la investigación también participó Mariana Obertello, del Instituto de Investigaciones en Ingeniería Genética y Biología Molecular de Argentina. El trabajo fue publicado en la revista The Plant Cell el 30 de julio de 2026.
La Universidad de Nueva York presentó una solicitud de patente relacionada con los hallazgos y su posible utilización para mejorar la eficiencia del nitrógeno. Los pasos siguientes deberán establecer cómo actúa HHO5 en cultivos agrícolas, qué modificaciones resultan viables y si los beneficios observados se mantienen en suelos y ambientes productivos diversos.
Fuentes referenciales:
Phys.org / Universidad de Nueva York
Universidad de Nueva York
The Plant Cell
