Procuran desarrollar cultivos de alta densidad y mayor rendimiento

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Investigadores del CONICET descubrieron 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 descubrimiento podría tener implicaciones importantes en el desarrollo de cultivos más densos y con una mayor producción de granos por hectárea.

En las células vegetales bajo sombra se estabilizan las proteínas del gen BBX28 (marcadas en amarillo en imagen der. superior) y se promueve el crecimiento de los tallos de las plantas. Crédito de la imagen: Prensa CONICET

El gen BBX28 se ha identificado como un promotor del crecimiento del tallo, ya que permite a las plantas evitar la sombra y acceder a la luz solar necesaria para la fotosíntesis. Además, se ha observado que esta proteína regula cientos de genes relacionados con el transporte y biosíntesis de una hormona vegetal llamada auxina, así como con la división celular y la elongación celular.

“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”, explicó Javier Botto, líder del estudio e investigador en el IFEVA, CONICET-UBA.

Otro hallazgo destacado es que COP1, otra proteína, es crucial para estabilizar BBX28. Sin COP1 o con su función inhibida, BBX28 no puede estabilizarse al final del día, lo cual inhibe el crecimiento en condiciones de sombra. Estos factores moleculares podrían ser regulados en futuros estudios para desarrollar cultivos más bajos pero más densos y productivos.

“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”, detalló Botto.

Además del beneficio potencial en términos agronómicos, reducir la altura también ayudaría a prevenir problemas comunes en cultivos extensivos como vuelcos causados por el viento u otros factores.

Javier Botto, Carla Barraza y Gabriel Gómez-Ocampo — Javier Botto (izq.), Carla Barraza y Gabriel Gómez-Ocampo en el Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura (IFEVA, CONICET-UBA). Crédito de la imagen: Botto et al.

Si bien este estudio se basó en Arabidopsis thaliana como modelo vegetal de laboratorio, los investigadores esperan poder aplicar estos mecanismos moleculares a especies vegetales más complejas en un futuro próximo. También están explorando si inhibir el crecimiento del tallo podría aumentar aún más la producción verde biomasa al reprimir la expresión de BBX28.

“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”, señaló Botto.

Así, la comprensión de los mecanismos moleculares responsables del crecimiento adaptativo de las plantas ante su entorno es un desafío que tiene el potencial de mejorar significativamente la productividad agrícola actual.

“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”, concluyó Botto.

El paper B-Box transcription factor BBX28 requires CONSTITUTIVE PHOTOMORPHOGENESIS1 to induce shade-avoidance response in Arabidopsis thaliana con Javier Francisco Botto como autor principal, contó con Maite Saura-Sánchez, Gabriel Gómez-Ocampo, Matías Ezequiel Pereyra, Carla Eliana Barraza, Andrés H. Rossi y Juan P. Córdoba (Los dos últimos, pertenecen al Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires (IIBBA, CONICET-Fundación Instituto Leloir)).
El trabajo fue difundido en Plant Physiology (publicación de la Sociedad Estadounidense de Biólogos de Plantas)