La
regulación de los mecanismos de distribución hormonal en las
plantas podría dar lugar a cultivos bioenergéticos sostenibles con
mayor crecimiento y menores necesidades de fertilizantes.
11 de febrero 2014.
11 de febrero 2014.
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| La tinción con azul muestra la distribución de las citoquininas sintetizadas en la raíz. La anulación del gen transportador afecta su translocación a las hojas (derecha). |
El
crecimiento de las plantas está orquestada por un espectro de
señales de hormonas en una planta. Un grupo importante de hormonas
vegetales llamadas citoquininas se originan en las raíces de los
vegetales., y su viaje a las áreas de crecimiento en el tallo y en
las hojas estimula el desarrollo de la planta. Aunque estas
fitohormonas se han identificado en el pasado, el mecanismo molecular
responsable de su transporte dentro de las plantas fue previamente
poco conocido.
Ahora, un nuevo estudio de un equipo de
investigación dirigido por el bioquímico Chang-Jun Liu en el
Laboratorio Nacional de Brookhaven identificó la proteína esencial
para la reubicación de las citoquininas desde las raíces hasta los
brotes.
La
investigación se publicó en la edición del 11 de febrero de Nature
Communications.
Las citoquininas estimulan el crecimiento de brotes y promueven la ramificación, la expansión y altura de la planta. La regulación de estas hormonas también mejora la longevidad de las plantas con flores, la tolerancia a la sequía o a otros problemas ambientales, así como la eficiencia de los fertilizantes a base de nitrógeno.
La manipulación de la distribución de la citoquinina adaptando la acción de la proteína transportadora podría ser una manera de aumentar la producción de biomasa y la tolerancia al estrés de los vegetales cultivados para biocombustibles o la agricultura. "Este estudio puede abrir nuevas vías para la modificación de diversos cultivos importantes, la agricultura, la biotecnología y la horticultura, para aumentar el rendimiento y reducir las necesidades de fertilizantes, por ejemplo, mientras se mejorar la explotación de los recursos bioenergéticos sostenibles", dijo Liu.
Las citoquininas estimulan el crecimiento de brotes y promueven la ramificación, la expansión y altura de la planta. La regulación de estas hormonas también mejora la longevidad de las plantas con flores, la tolerancia a la sequía o a otros problemas ambientales, así como la eficiencia de los fertilizantes a base de nitrógeno.
La manipulación de la distribución de la citoquinina adaptando la acción de la proteína transportadora podría ser una manera de aumentar la producción de biomasa y la tolerancia al estrés de los vegetales cultivados para biocombustibles o la agricultura. "Este estudio puede abrir nuevas vías para la modificación de diversos cultivos importantes, la agricultura, la biotecnología y la horticultura, para aumentar el rendimiento y reducir las necesidades de fertilizantes, por ejemplo, mientras se mejorar la explotación de los recursos bioenergéticos sostenibles", dijo Liu.
Empleando
la Arabidopsis, una pequeña planta con flores relacionada con la
mostaza y la col, que sirve como un modelo experimental común, los
investigadores estudiaron una gran familia de proteínas de
transporte llamadas transportadores en cassette (o caja) ligado a ATP
(ABC, por su sigla en inglés), que actúan como una especie de inter
o intra-bomba celular de sustancias en movimiento dentro o fuera de
las células de una planta o de sus orgánulos . Mientras se realiza
el análisis de expresión de genes en un conjunto de estos
transportadores ABC, el equipo de investigación encontró que un gen
- AtABCG14 - es altamente expresado en los tejidos vasculares de la
raíz.
Para
determinar su función, examinaron las plantas mutantes que albergan
un gen afectado AtABCG14 . Ellos encontraron que la anulación de
este gen transportador dio lugar a plantas con un crecimiento más
débil, a tallos más delgados y raíces primarias más cortas que
sus homólogos de tipo silvestre. Estos cambios estructurales en las
plantas son síntomas de deficiencia de citoquininas. En esencia, el
transporte a larga distancia de las hormonas de crecimiento se
deteriora, lo que provoca alteraciones en el desarrollo de raíces y
brotes. El transporte perturbado también resultó en pérdidas de la
clorofila, la molécula que transforma la luz solar absorbida en
energía.
El
equipo utilizó radiotrazadores para confirmar el papel de la
proteína AtABCG14 en el transporte de citoquininas a través de las
plantas. Alimentaron de carbono-14 para marcar a las citoquininas de
las raíces de los tipo silvestre y las plántulas mutantes. Mientras
que los brotes de las plantas silvestres estaban llenos de las
hormonas, sólo había pequeñas cantidades en los brotes de las
plantas mutantes, aunque se enriquecieron sus raíces. Esto demuestra
una correlación directa entre el transporte de citoquininas y la
acción de la proteína AtABCG14.
"La comprensión de las bases moleculares del transporte de citoquininas nos permite apreciar más profundamente cómo las plantas utilizan y distribuyen un conjunto de moléculas de señalización para organizar su actividad de vida y para toda la construcción del cuerpo", dijo Liu.
"La comprensión de las bases moleculares del transporte de citoquininas nos permite apreciar más profundamente cómo las plantas utilizan y distribuyen un conjunto de moléculas de señalización para organizar su actividad de vida y para toda la construcción del cuerpo", dijo Liu.
"Desde
el punto de vista de la biotecnología, la manipulación de la
actividad de este transportador identificado nos podría permitir la
flexibilidad para mejorar la capacidad y la eficiencia de las plantas
en la captura y transformación de la energía, y el almacenamiento
del carbono reducido, o la capacidad de las plantas para adaptarse a
entornos difíciles , por lo tanto, la promoción, ya sea la
producción de materias primas renovables para combustibles y
materiales de origen biológico, o rendimientos de grano para
satisfacer nuestras demandas de alimentos y energía en todo el
mundo. "
Versión
al español: Ben Llarpo Quenobi.
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