Podemos decir cuándo las plantas necesitan agua: sus hojas se caen y comienzan a verse secas. ¿Pero qué sucede a nivel molecular?
Los científicos del Instituto Salk han dado un paso adelante al responder esa pregunta, que podría ser fundamental para ayudar a la agricultura a adaptarse a la sequía y otros factores estresantes relacionados con el clima.
La nueva investigación sugiere que frente a las dificultades ambientales, las plantas emplean un pequeño grupo de proteínas que actúan como conductores para manejar sus respuestas complejas al estrés. Los resultados, que se detallan en la edición del 4 de noviembre de ciencia , puede ayudar a desarrollar nuevas tecnologías para optimizar el uso del agua en las plantas.
"La respuesta de una planta a un estresante es un proceso muy complejo a nivel molecular, con cientos de genes involucrados", dice el autor principal Joseph Ecker, investigador del Instituto Médico Howard Hughes, profesor y director del Laboratorio de Análisis Genómico de Salk y titular deel Presidente del Consejo Internacional de Genética de Salk. "Hemos descubierto conductores clave en esta sinfonía molecular, que pueden ofrecer pistas para ayudar a las plantas a tolerar mejor los estresores como la sequía frente al cambio climático. Si puede controlar uno de estos conductores, ustedcontrolar todos los genes que siguen su ejemplo "
Lo bien que una planta responde al estrés puede determinar si sobrevive y prospera o sucumbe a una amenaza. Así como los humanos tienen hormonas como la adrenalina que nos ayudan a enfrentar las amenazas, las plantas tienen algunas hormonas clave que les permiten responder a los estresoresen su entorno. Uno de ellos es el ácido abscísico ABA, una hormona vegetal involucrada en el desarrollo de semillas y la optimización del agua.
Cuando el agua es escasa o la salinidad es alta, las raíces y las hojas producen ABA. Aunque se entiende que la hormona afecta la respuesta al estrés de una planta, los científicos han sabido muy poco sobre lo que sucede globalmente después de su liberación.
"Solo unas pocas docenas de proteínas reguladoras dictan la expresión de cientos si no miles de genes", dice Liang Song, investigador asociado en el Laboratorio de Biología Vegetal de Salk y el primer autor del artículo. "Al comprender cuáles son esos reguladores maestros y cómotrabajo, podemos entender mejor, y potencialmente modular, la respuesta al estrés ".
En su estudio, el equipo de Salk rastreó los cambios en tiempo real en la actividad genética de las plantas en respuesta a ABA e identificó un puñado de estas proteínas maestras que gobiernan las respuestas a una amplia gama de factores estresantes externos, incluida la sequía. Utilizando una técnica que mapea dóndeEstas proteínas reguladoras se unen al ADN, el equipo definió factores clave que coordinan la expresión génica, lo que permite una respuesta celular eficiente a las condiciones cambiantes.
El equipo de Salk se centró en las proteínas reguladoras candidatas que se sabe que responden a ABA. Expusieron las plántulas de 3 días de la planta de referencia Arabidopsis thaliana al ácido abscísico y la expresión genética controlada en puntos de tiempo regulares durante 60 horas.
En el proceso, acumularon 122 conjuntos de datos que involucran 33,602 genes, 3,061 de los cuales se expresaron en diferentes niveles durante al menos un punto de tiempo. El análisis de los datos reveló una jerarquía de control, con algunas proteínas reguladoras clasificadas como principales contribuyentes a la expresión génicaCuriosamente, una instantánea de los patrones de unión a proteínas en un punto de tiempo particular puede explicar en gran medida la expresión génica durante un período de tiempo prolongado. Juntas, estas dinámicas sugieren una respuesta coordinada de todo el genoma a los desencadenantes ambientales.
"Con esta vista de red, podemos ver que algunos de estos componentes están dirigidos por las mismas proteínas reguladoras maestras, lo que sugiere un control genético preciso y coordinado", dice Song. "Esto podría ser importante para fines agrícolas porque la regulación de un gen podríaa su vez, estimula o suprime otro conjunto completo de genes, lo que permite un diseño integral de intervenciones ".
Los resultados reflejan los de un estudio de 2013 realizado por el laboratorio de Ecker sobre el etileno de la hormona vegetal, lo que sugiere que ese control coordinado y jerárquico de la actividad genética puede ser común en las plantas con flores.
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Materiales proporcionado por Instituto Salk . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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