Buscan desarrollar cultivos de alta densidad y mayor rendimiento

Un avance de especialistas del CONICET identificó mecanismos moleculares que controlan el crecimiento de los tallos de la planta Arabidopsis thaliana, un modelo vegetal de laboratorio que comparte información genética con el maíz, trigo, soja y otros cultivos de importancia alimentaria. El trabajo, difundido en Plant Physiology (publicación de la Sociedad Americana de Biólogos de Plantas), podría sentar las bases para desarrollar cultivos de alta densidad con mayor producción de granos por hectárea.

“Reducir la altura de los tallos incrementaría la productividad de los cultivos. Esto sucedería porque las plantas volcarían sus recursos energéticos más a los granos que a los tallos”, explica Javier Botto, líder del estudio e investigador del CONICET en el Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura (IFEVA, CONICET-UBA).

Mediante la realización de experimentos en Arabidopsis thaliana, el equipo de investigación, liderado por Botto, descubrió que el gen BBX28 promueve el crecimiento de los tallos de las plantas para evitar la sombra de plantas vecinas y de esa forma acceder a la luz solar, esencial para la fotosíntesis y el crecimiento.

“BBX28 tiene la particularidad de regular la expresión de cientos de genes y por lo tanto es un nodo de regulación que controla el crecimiento de la planta. A nivel funcional, descubrimos que la estabilidad de la proteína BBX28 en sombra es relevante al atardecer, que son las últimas horas de luz antes de que las plantas entren en oscuridad”, explica Botto.

La estabilidad de la proteína BBX28, agrega el investigador, ayuda a sostener el crecimiento en el tiempo promoviendo la expresión de genes asociados con el transporte y biosíntesis de una hormona vegetal del crecimiento conocida como auxinas, genes que activan la división celular y otros que sintetizan enzimas que ablandan las paredes celulares para favorecer la elongación de las células.

Otro hallazgo novedoso del trabajo es que otra proteína, llamada COP1, es clave para la estabilización de las proteínas BBX28. “Si la proteína COP1 no está, o su función es deprimida con inhibidores químicos, la proteína BBX28 hacia el final del día no se puede estabilizar y en consecuencia se inhibe el crecimiento en la luz de sombra”, puntualiza Botto. Y agrega que la regulación de los factores moleculares, descubiertos en el estudio, posibilitaría el futuro desarrollo de cultivos de menor altura creciendo en alta densidad y con mayor producción de granos por hectárea.

El acortamiento de tallos en cultivos también ayudaría a resolver problemas de vuelco (caída por acción del viento y otros factores) en cultivos extensivos como trigo y maíz.

Para el investigador del CONICET, los descubrimientos realizados en Arabidopsis thaliana deben ser escalados a especies vegetales con genomas más complejos.

“El hallazgo de un mecanismo molecular como el descripto en este trabajo puede tener un impacto muy grande si demostramos que está presente en cultivos de importancia agrícola y puede ser modulado con el fin de mejorar su rendimiento. Además, estamos estudiando si la producción de biomasa verde, como las hojas, podría verse incrementada si se inhibe el crecimiento de los tallos reprimiendo la expresión de BBX28”, afirma Botto y concluye: “Comprender los mecanismos moleculares que las plantas seleccionaron para responder adaptativamente a las condiciones del ambiente es un desafío emocionante que nos despierta mucha curiosidad y el conocimiento generado puede tener un impacto relevante en la productividad de nuestros ecosistemas.”

Del estudio participaron los becarios Maite Saura-Sánchez, Gabriel Gómez-Ocampo, Ezequiel Pereyra y Carla Barraza. Colaboraron Andrés Rossi y Juan Córdoba del Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires (IIBBA, CONICET-Fundación Instituto Leloir). Las investigaciones fueron financiadas por el CONICET, la UBA y la Agencia I+D+i.