Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

Descubierto un gen regulador del agua en las plantas

La Universidad de Duke, en Durham (Inglaterra), la tercera más antigua (tras Oxford y Cambridge) en ese país, es una prestigiosa institución que cuenta con centros propios en Singapur, China, Rusia y Perú. Su servicio de noticias ha distribuido un resumen de los resultados de una interesante investigación realizada por científicos de esa Universidad, que se acaba de publicar en la revista Nature

Descubierto un gen regulador del agua en las plantas
La Universidad de Duke, en Durham (Inglaterra), la tercera más antigua (tras Oxford y Cambridge) en ese país, es una prestigiosa institución que cuenta con centros propios en Singapur, China, Rusia y Perú. Su servicio de noticias ha distribuido un resumen de los resultados de una interesante investigación realizada por científicos de esa Universidad, que se acaba de publicar en la revista Nature.
Uno de los grandes retos a los que se enfrenta la humanidad ante el cambio climático es el de conseguir producir más alimentos con menos agua. . La sequía es la causa principal de las pérdidas de cultivos en todo el mundo. Un período de sequía en una etapa crucial de la temporada de crecimiento suele reducir drásticamente los rendimientos de los cultivos. Con el cambio climático es previsible que los fenómenos de escasez de agua sean cada vez más frecuentes y severos y que los patrones de lluvia sean cada vez menos fiables. Por otra parte, las previsiones indican que para el año 2050 la población mundial habrá aumentado, respecto a la actual, en dos mil millones o tres mil millones de personas. Por ello, es un objetivo científico prioritario conseguir producir más alimentos con menos agua.
 
Aparte de la mejora de los métodos agrícolas tradicionales, la selección de plantas más resistentes a la sequía, etc., la ingeniería genética se ofrece como un campo propicio para poder obtener nuevas variedades más adecuadas. Para ello, primeramente hay que conocer los mecanismos del manejo del agua por las plantas.
 
El problema es complejo ya que frente a la sequía y el estrés correspondiente las plantas utilizan muy diferentes y numerosas estrategias y parecen que en el proceso están involucrados cientos de genes están involucrados.
 
Los científicos de la Universidad de Duke parecen haber dado un gran paso en la identificación de alguna de esas estrategias fundamentales. Han caracterizado la existencia de un gen, denominado OSCA I, que codifica la producción de una proteína situada en la membrana celular de las células vegetales. Lo interesante es que esta proteína detecta los cambios en la disponibilidad del agua y en consecuencia ajusta la maquinaria de conservación de agua de la planta en consecuencia.
 
Según el profesor Zhen-Ming Pei, uno de los autores de la investigación, su función es similar a la que realiza un termostato en relación con la temperatura. Así, una manera en que las plantas responden a la pérdida de agua es la de aumentar los niveles de calcio dentro de sus células. El aumento de calcio actúa como una señal de alarma que activa los mecanismos de adaptación para ayudar a la planta a reequilibrar su economía del agua. Hasta ahora, la maquinaria molecular que las plantas utilizan para enviar esta señal – y para controlar la disponibilidad del agua en general – era desconocida.
 
La investigación demuestra la existencia del gen OSCA I en las membranas celulares de las hojas de la planta o de las raíces. La proteína codificada por el gen  actúa como un canal que permite que el calcio entre a la célula en tiempos de sequía. Las plantas que poseen versiones defectuosas de este canal de calcio no pueden enviar la correspondiente señal de alarma en el estrés hídrico mientras que las plantas normales si lo hacen. Por ello, cuando los investigadores cultivaron plantas defectuosas y plantas normales respecto al gen OSCA  y las expusieron a estrés por sequía, las plantas mutantes experimentaron más un marchitamiento más acentuado que las normales.
 
El gen lo identificaron en Arabidopsis thaliana, una pequeña planta muy utilizada en las investigaciones de genética y biología vegetal, pero se ha comprobado su presencia en todas las otras especies vegetales estudiadas.
 
Por tanto esto es el principio para el propósito final. Investigar el gen y conseguir regular su expresión, obteniendo formas en las que esa expresión esté más acentuada. Ello sería el punto de partida para introducir mediante ingeniería genética en las plantas que interesen más copias del gen o copias que se sobreexpresen con lo cual esa plantas serían más resistentes  ante la falta de agua.
 
Más en:
 
http://today.duke.edu/2014/08/droughttolerance
 
http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature13593.html