EN GUARDIA CONTRA LA SEQUÍA.

28 de Octubre de 2011.

La identificación de un gen que ayuda a las plantas a conservar el agua en condiciones de sequía acercará a los biólogos a entender cómo las plantas toleran la sequía. Los investigadores, dirigidos por Takashi Kuromori de Plant Science Center de RIKEN de Japón, Yokohama, informe que aparece en The Plant Journal.

Para crecer, las plantas verdes que absorben dióxido de carbono a través del intercambio de gases de la atmósfera durante la fotosíntesis, que ocurre a través de pequeños poros llamados estomas en la superficie de las hojas y otros órganos aéreos. Sin embargo, las plantas pierden agua durante esta apertura a través de un proceso independiente llamado transpiración.

Figura 1: Las imágenes térmicas de las plantas de control (izquierda) con la temperatura de la hoja normal, y atabcg22 plantas mutantes (derecha), con una temperatura inferior en la hoja y una mayor pérdida de agua, captada por un dispositivo infrarrojo de termografía. Crédito: Ref. 1 © 2011 Blackwell Publishing Ltd.

Durante la sequía, las plantas se protegen de la pérdida excesiva de agua mediante la regulación de la apertura y el cierre de los estomas. Cada poro estomático está flanqueado por un par de células de guarda con forma de riñón. Cuando la planta se deseca, mediante la la hormona vegetal: ácido abscísico (ABA) responde a la sequía, facilitando el cierre de estomas, por su acción sobre las células de guarda especializadas. Sólo cuando haya suficiente agua disponible se hace que las células guarda cambien de nuevo a su forma original, abriendo los poros y permitiendo la transpiración para continuar.

"Queremos entender los mecanismos moleculares que desencadenan respuestas de células de guarda a los estímulos ambientales y hormonales", explica Kuromori.
Trabajando con la planta Arabidopsis thaliana, Kuromori y sus colegas previamente identificaron un gen llamado AtABCG25, que se expresa en los tejidos vasculares y está involucrado en el transporte del ABA y en las respuestas *. En su último trabajo, identificaron un gen relacionado llamado AtABCG22, que se expresa predominantemente en las células de guarda y regula los estomas en Arabidopsis. Ambos genes codificados como "ATP-envuelto en cassette" (ABC) es un transportador de proteínas , que utilizan la energía química almacenada en la molécula biológica ATP para transportar otras moléculas a través de las membranas celulares.

El enfriamiento por evaporación durante la transpiración reduce la temperatura de las hojas. Métodos de imagen térmica por lo tanto, se puede utilizar para controlar la pérdida de agua por transpiración (Fig. 1). Usando estos métodos, los investigadores demostraron que las plantas mutantes que carecen de la proteína funcional AtABCG22 que tienen una temperatura más baja de la hoja y el aumento de la pérdida de agua en comparación a la normalidad, en plantas de tipo silvestre. También encontraron que las plantas mutantes eran más susceptibles al estrés hídrico de loque fueron las plantas de tipo silvestre. "Estos hallazgos implican que AtABCG22 juega un papel en la regulación de los estomas y en la protección de plantas contra la sequía", dice Kuromori.

Otros experimentos, en los que los investigadores cruzaron varias plantas mutantes, reveló que AtABCG22 interactúa genéticamente con otros genes ya conocidos por estar involucrados en la biosíntesis de ABA, en el transporte o la señalización.
"Nuestra próxima tarea será la identificación de la molécula exacta objetivo, o las moléculas del AtABCG22", dice Kuromori. "Esperamos que nuestro trabajo finalmente conducirá a la obtención de variedades de cultivos mejoradas tolerantes a la sequía."

Más información en:  Kuromori, T., et al. Arabidopsis mutants of AtABCG22, an ABC transporter gene, increase water transpiration and drought susceptibility. The Plant Journal 67, 885–894 (2011).  

Fuente: RIKEN.