Descubren nuevos secretos sobre cómo las plantas responden al estrés ambiental

MadridCientíficos de la Universidad Julius-Maximilians de Würzburg (JMU) han hecho un nuevo descubrimiento sobre cómo las plantas responden a su entorno. Anteriormente, los investigadores se habían centrado en cómo los cambios en los niveles de calcio dentro de las células vegetales afectaban sus respuestas al estrés. Ahora, han encontrado que las variaciones en la carga eléctrica a través de las membranas celulares también desempeñan un papel crucial en estas respuestas.

Para investigar esta relación, los científicos modificaron plantas de tabaco para que produjeran canales iónicos especiales llamados canalrodopsinas. Estos canales, obtenidos de algas y microorganismos, podían ser activados por ciertos tipos de luz. Esto permitió a los científicos controlar el flujo de iones de calcio y aniones, facilitando una mejor comprensión de los procesos de señalización.

Descubrimientos Clave de la Investigación:

• El influjo de calcio y la despolarización de la membrana juegan un papel importante en las respuestas al estrés en plantas.
• La salida de aniones—que provoca la despolarización de la membrana—inicia la respuesta a la sequía mediante la producción de la hormona vegetal ácido abscísico (ABA).
• El influjo de calcio, por otro lado, desencadena mecanismos de defensa contra depredadores, acompañado de la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS).

El éxito de esta investigación dependió de superar varios desafíos técnicos:

1. Permitir que los canalrodopsinas utilicen vitamina A derivada del beta-caroteno en las plantas.
2. Cultivar plantas bajo luces LED rojas para evitar la activación accidental de las rodopsinas.
3. Optimizar las canalrodopsinas para la permeabilidad selectiva de calcio y aniones.

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En 2021 se lograron avances significativos en la producción de canales activados por luz en células vegetales con alto contenido de retinal. Los experimentos demostraron que las plantas con el canal de conductancia de calcio channelrhodopsin XXM 2.0 y el canal de aniones activado por luz GtACR1 respondieron favorablemente bajo condiciones de estrés.

Los hallazgos señalan avances significativos en biología vegetal. Comprender estas dos vías de señalización tiene un gran potencial para la agricultura. Las plantas podrían ser genéticamente modificadas para enfrentar mejor los estréses ambientales y biológicos. Esto haría que los cultivos sean más resilientes al cambio climático y reduciría la necesidad de tratamientos químicos. Al explicar la señalización de iones en plantas, el estudio abre la puerta a nuevas investigaciones para mejorar la resistencia y la productividad de las plantas.

Descubrimientos como estos podrían ayudarnos a modificar otras especies de plantas para que manejen mejor diversas condiciones de estrés, haciéndolas más adaptables a distintos entornos. Los científicos están ansiosos por seguir explorando este campo, ya que esperan encontrar más información detallada sobre la biología de las plantas que conduzca a avances prácticos en la agricultura.