Cómo enfrentan las plantas la sequía
Descubrieron que es precisamente la falta de agua la que "enciende" los genes que les confieren tolerancia.
Descubrieron que es precisamente la falta de agua la que "enciende" los genes que les confieren tolerancia.
Identificados los genes que permiten que las plantas se defiendan mejor ante la sequía, la pregunta siguiente era: ¿qué hace que esos genes se "enciendan" en el momento justo? Según afirman investigadores de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA, que estudiaron el tema en la planta del tomate y acaban de publicar sus conclusiones en la revista BMC Plant Biology, es la misma falta de agua la que estimula su activación.
Estos conocimientos podrían aplicarse para incrementar la tolerancia de las plantas a determinadas condiciones adversas, no ya modificando las secuencias génicas, sino manipulando el nivel de expresión de determinados genes.
"Estudiamos los cambios químicos que se producen en el gen ASR1, que pertenece a una familia de genes que aumentan su expresión en las plantas ante una situación de estrés ambiental, por ejemplo, las bajas temperaturas, alta salinidad o falta de agua", relata el biólogo Rodrigo González, becario doctoral del Conicet y primer autor del trabajo que también firman los doctores Martiniano Ricardi y Norberto Iusem. Estos genes dirigen la producción de proteínas que, en condiciones extremas, contribuyen a que las células vegetales sigan cumpliendo sus funciones vitales.
"Quisimos confirmar si el aumento en la expresión del gen tenía relación con modificaciones epigenéticas [palabra que significa «por encima de los genes»] ante una situación de estrés", señala Iusem, investigador del Ifibyne. Las modificaciones epigenéticas son cambios químicos en el ADN o en las proteínas que lo envuelven (cromatina), que no inciden en la secuencia del gen, pero influyen en su encendido y apagado. Estos cambios en las células estudiadas, que pueden conservarse en las células hijas, consisten, por ejemplo, en la metilación, que es el agregado de un grupo químico a algunas de las bases del ADN, o la desmetilación, es decir su remoción.
El encendido y apagado de genes puede estar activado por factores muy diversos. En el caso del estrés generado por factores ambientales, éste "puede provocar metilación, en algunos casos, y desmetilación, en otros", confirma Iusem.
Los genes y el ambiente
Los investigadores trabajaron con plantas de tomate, que regaron dos veces por semana, hasta el momento del experimento, en que las removieron de las macetas y las colocaron con las raíces descubiertas sobre un papel secante, bajo una lámpara, durante dos horas, un tiempo suficiente para que las hojas empezaran a marchitarse y perder turgencia.
Sin embargo, las plantas no estaban muertas: si eran colocadas en agua, se recuperaban. "Cuando las hojas perdían turgencia, las cortamos, extrajimos el ADN y estudiamos las marcas de metilación", relata González. El resultado fue que las plantas sometidas a estrés hídrico mostraron distinta marcas epigenéticas, y todas ellas se vincularon con un aumento en la expresión del gen que confiere la tolerancia a la falta de agua.
"La mayor expresión del gen ASR1 posiblemente contribuya a que las células de las hojas de la planta, ante la falta de agua, no colapsen por desecación y puedan seguir cumpliendo con su función", dijo González.
"La regulación de la expresión por marcas epigenéticas les da mucha plasticidad a los organismos, pues les permite adaptarse rápidamente a condiciones desfavorables, en comparación con los cambios en la secuencia génica, que requieren de varias generaciones y están sujetos a la selección natural", reflexiona. Si estos cambios fueran heredables, algo que todavía está poco explorado, permitirían que no sólo el propio individuo, sino también su descendiente directo pueda adaptarse mejor y más rápidamente al entorno.
"Esta posibilidad de adaptación que brindan los cambios epigenéticos resulta especialmente interesante en las plantas, que están condenadas a desarrollarse en el lugar donde cayó la semilla, a diferencia de los animales, que pueden trasladarse en busca de mejores condiciones", concluyó González.
Identificados los genes que permiten que las plantas se defiendan mejor ante la sequía, la pregunta siguiente era: ¿qué hace que esos genes se "enciendan" en el momento justo? Según afirman investigadores de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA, que estudiaron el tema en la planta del tomate y acaban de publicar sus conclusiones en la revista BMC Plant Biology, es la misma falta de agua la que estimula su activación.
Estos conocimientos podrían aplicarse para incrementar la tolerancia de las plantas a determinadas condiciones adversas, no ya modificando las secuencias génicas, sino manipulando el nivel de expresión de determinados genes.
"Estudiamos los cambios químicos que se producen en el gen ASR1, que pertenece a una familia de genes que aumentan su expresión en las plantas ante una situación de estrés ambiental, por ejemplo, las bajas temperaturas, alta salinidad o falta de agua", relata el biólogo Rodrigo González, becario doctoral del Conicet y primer autor del trabajo que también firman los doctores Martiniano Ricardi y Norberto Iusem. Estos genes dirigen la producción de proteínas que, en condiciones extremas, contribuyen a que las células vegetales sigan cumpliendo sus funciones vitales.
"Quisimos confirmar si el aumento en la expresión del gen tenía relación con modificaciones epigenéticas [palabra que significa «por encima de los genes»] ante una situación de estrés", señala Iusem, investigador del Ifibyne. Las modificaciones epigenéticas son cambios químicos en el ADN o en las proteínas que lo envuelven (cromatina), que no inciden en la secuencia del gen, pero influyen en su encendido y apagado. Estos cambios en las células estudiadas, que pueden conservarse en las células hijas, consisten, por ejemplo, en la metilación, que es el agregado de un grupo químico a algunas de las bases del ADN, o la desmetilación, es decir su remoción.
El encendido y apagado de genes puede estar activado por factores muy diversos. En el caso del estrés generado por factores ambientales, éste "puede provocar metilación, en algunos casos, y desmetilación, en otros", confirma Iusem.
Los genes y el ambiente
Los investigadores trabajaron con plantas de tomate, que regaron dos veces por semana, hasta el momento del experimento, en que las removieron de las macetas y las colocaron con las raíces descubiertas sobre un papel secante, bajo una lámpara, durante dos horas, un tiempo suficiente para que las hojas empezaran a marchitarse y perder turgencia.
Sin embargo, las plantas no estaban muertas: si eran colocadas en agua, se recuperaban. "Cuando las hojas perdían turgencia, las cortamos, extrajimos el ADN y estudiamos las marcas de metilación", relata González. El resultado fue que las plantas sometidas a estrés hídrico mostraron distinta marcas epigenéticas, y todas ellas se vincularon con un aumento en la expresión del gen que confiere la tolerancia a la falta de agua.
"La mayor expresión del gen ASR1 posiblemente contribuya a que las células de las hojas de la planta, ante la falta de agua, no colapsen por desecación y puedan seguir cumpliendo con su función", dijo González.
"La regulación de la expresión por marcas epigenéticas les da mucha plasticidad a los organismos, pues les permite adaptarse rápidamente a condiciones desfavorables, en comparación con los cambios en la secuencia génica, que requieren de varias generaciones y están sujetos a la selección natural", reflexiona. Si estos cambios fueran heredables, algo que todavía está poco explorado, permitirían que no sólo el propio individuo, sino también su descendiente directo pueda adaptarse mejor y más rápidamente al entorno.
"Esta posibilidad de adaptación que brindan los cambios epigenéticos resulta especialmente interesante en las plantas, que están condenadas a desarrollarse en el lugar donde cayó la semilla, a diferencia de los animales, que pueden trasladarse en busca de mejores condiciones", concluyó González.
