Investigadores del Centro RIKEN para la Ciencia de Recursos Sostenibles en Japón han descubierto un gen en las plantas que ayuda a protegerlas del calor excesivo. Publicado en la revista científica Célula vegetal , el estudio muestra que el gen recién descubierto previene la desestabilización de las membranas de cloroplasto que ocurre a temperaturas muy altas.
Todos sabemos lo incómodo que es estar atrapado afuera en un día caluroso y sofocante. Ahora, imagínese lo malo que sería si fuera una planta de soya o tomate sin ninguna posibilidad de moverse adentro. Eventualmente, sus hojas podrían volverse de color blanquecinodebido al daño de la membrana del cloroplasto, y si no obtiene ningún alivio, podría morir. Afortunadamente para las plantas, tienen una defensa natural contra este tipo de estrés que implica modificar las grasas vegetales que forman las membranas del cloroplasto. Cuando el calor causa las membranas del cloroplasto.Para desestabilizar, los ácidos grasos poliinsaturados se eliminan de los lípidos de la membrana, lo que estabiliza las membranas. El equipo de RIKEN encontró al gen responsable de este proceso, y lo hicieron bastante rápido debido a su enfoque innovador.
"Presumimos que la descomposición de los lípidos cloroplásticos sería controlada por algunos genes no identificados que codifican las lipasas localizadas en cloroplastos y que son inducidos por el estrés por calor", explica el primer autor Yasuhiro Higashi. "Utilizamos varias bases de datos públicas para aislar genes candidatosparticipan en las respuestas de estrés por calor, predicen dónde se expresan los genes en las plantas y para encontrar homólogos genéticos en varias especies de plantas ".
Las lipasas son proteínas que separan los lípidos. Un análisis de transcriptoma identificó los genes candidatos de la lipasa, y las bases de datos proteómicas pudieron reducir la búsqueda al predecir qué genes se localizaron en los cloroplastos. Para evaluar el gen candidato más probable, que posteriormente denominaronLipasa inducible por calor 1 HIL1 - crearon una planta de Arabidopsis mutante hil1 en la que el gen fue interrumpido, y compararon las respuestas mutantes al estrés por calor con las de las plantas normales.
Descubrieron que las plantas mutantes eran más sensibles al calor, lo que significa que su condición empeoró más que las plantas control en condiciones de calor extremo y su tasa de supervivencia fue mucho más baja. Un examen más detallado mostró que la remodelación de la membrana en los cloroplastos mutantes estaba parcialmente interrumpida, y notodos los ácidos grasos poliinsaturados se eliminaron de un glicerolípido clave.
Estos experimentos se realizaron en la planta Arabidopsis, la planta más común utilizada en la investigación de plantas. El equipo también realizó un análisis de coexpresión génica utilizando datos de microarrays públicos, que revelaron una red conservada asociada con HIL1 en varias especies de plantas, incluyendo arroz, tomates, maíz y soja. "Estamos interesados en descubrir la función de los genes homólogos HIL1 en las principales especies de cultivos", señala Higashi. "Esperamos que nuestro conocimiento sobre HIL1 podría ayudar en el desarrollo de nuevas variedades de plantas tolerantes al estrés por calor, lo que podría ayudar a mejorar el rendimiento de los cultivos en ambientes cálidos "
El líder del equipo, Kazuki Saito, también está mirando el panorama general. "Esta respuesta natural al calor no es nueva, pero comprender cómo funciona es un paso adelante en la lucha contra el calentamiento global", dice. "Nuestro estudio ciertamente contribuye a la sostenibilidadObjetivos de Desarrollo GTS establecidos por la ONU en 2015, en particular, los objetivos 2 y 13: Acción por el clima y Hambre Cero ".
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Materiales proporcionado por RIKEN . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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