El artículo publicado en la revista científica 'Plant Physiology' puede servir de referencia en un futuro ante posibles alteraciones en los cultivos agrícolas debido al cambio climático
Científicos de Salamanca descubren el mecanismo de defensa de las plantas frente al exceso de luz
Un equipo de investigación del Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Salamanca (Irnasa, centro perteneciente al Consejo Superior de Investigaciones Científicas, CSIC), con el apoyo de la Universidad de Salamanca, ha descubierto el mecanismo que activa las diferentes respuestas de defensa en células vegetales expuestas a situaciones de estrés lumínico, es decir, que son capaces de reaccionar frente a un exceso de luz que podría afectar a sus funciones vitales.
El hallazgo se ha realizado en suspensiones celulares de 'Arabidopsis thaliana', una planta que habitualmente sirve de modelo para los investigadores. El último número de la revista científica 'Plant Physiology' recoge los resultados de este trabajo que, aunque es una investigación básica, puede servir de referencia en un futuro a la hora de tomar decisiones ante las previsibles consecuencias que el cambio climático puede tener sobre la agricultura.
Arabidopsis thaliana.
“Hemos visto que la respuesta de los cultivos celulares sometidos a estrés lumínico se asemeja a la respuesta de defensa que da la planta en su conjunto ante otras situaciones adversas, como déficit hídrico, estrés salino o ataque de organismos patógenos”, ha explicado Juan Arellano, investigador del Irnasa y responsable del estudio, en el que también han participado científicos de la Universidad de Salamanca, algunos adscritos al Centro Hispanoluso de Investigaciones Agrarias (CIALE) y al Instituto de Biología Funcional y Genómica (IBFG, centro mixto en el que también participa el CSIC).
La intensidad de luz suele ser muy alta y venir acompañada por períodos prolongados de sequía y altas temperaturas en zonas tropicales y, también, en la Península Ibérica durante el estío. Estas condiciones ambientales interfieren en la fotosíntesis, el proceso biológico por el que la energía solar se transforma en energía química para su uso en la asimilación de materia inorgánica y biosíntesis de materia celular. Si bien la luz es imprescindible para la planta, “un exceso puede causar daño”, ya que supone contar con demasiada energía que hace que el oxígeno molecular se transforme en una especie reactiva de oxígeno capaz de dañar proteínas y lípidos, esenciales para el organismo vegetal, mediante reacciones de óxido-reducción.
Muestra de la planta 'Arabidopsis thaliana', utilizada como modelo para investigación.
La especie reactiva de oxígeno que se forma principalmente por un exceso de energía solar se denomina oxígeno singlete, la cual es responsable de la generación de una serie de subproductos oxidados, que la planta es capaz de detectar, de manera que manda una señal de estrés que llega hasta el núcleo de las células vegetales. Esta señal activa o reprime la expresión de unos 450 genes desencadenándose las respuestas de defensa. En teoría, si una planta no contase con este mecanismo de defensa frente al exceso de energía solar, perdería su capacidad de aclimatación y de asimilar energía de manera eficiente y, por tanto, de realizar la fotosíntesis y de sobrevivir en condiciones ambientales como la investigada.
Cultivo celular
Los científicos que han participado en este proyecto de investigación han observado todo este proceso gracias a cultivos de células de 'Arabidopsis thaliana', no directamente sobre las plantas. “Es un buen modelo porque nos permite observar una respuesta celular inmediata y reproducir mejor las condiciones de trabajo como tiempo de tratamiento o intensidad de luz a la que sometemos el cultivo”, señala Arellano, “lo que buscábamos era una respuesta a nivel celular”. En teoría, los resultados deben ser extrapolables a otro tipo de plantas, ya que se considera que 'Arabidopsis thaliana' es un buen modelo para estudiar el conjunto de los organismos vegetales.
Imagen de los cultivos celulares de 'Arabidopsis thaliana' al microscopio. Foto: Juan Arellano, Irnasa.
Repercusiones
Se trata de una investigación básica, en la que se han analizado aspectos moleculares muy concretos. Sin embargo, esto no quiere decir que la investigación no vaya a tener importantes aplicaciones en un futuro. “Ante el calentamiento global, tenemos que pensar en un mayor estrés lumínico que provocará que, con el paso del tiempo, algunas especies no se puedan cultivar en determinados lugares”, afirma el investigador. En este caso, habría que buscar plantas más resistentes, de manera que “nuestro estudio puede ayudar a pensar en otros tipos de cultivos agrícolas a largo plazo”, apunta Juan Arellano.
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