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Descubren hormona que ayuda a evitar la deshidratación en plantas

(Arriba) Antes de la deshidratación. (Abajo) Rehidratación después de la deshidratación. (Columna izquierda) Planta control con CLE25. (Dos columnas a la derecha) Dos plantas mutantes sin CLE25. Mientras que las plantas normales pueden revivir después de ser deshidratadas, los mutantes que carecen de CLE25 no pueden hacerlo. Además, las plantas control perdieron menos agua durante la deshidratación. Crédito: RIKEN.

Investigadores japoneses descubrieron una pequeña hormona que ayuda a las plantas a retener agua cuando no esta disponible en el suelo. El estudio muestra cómo el péptido CLE25 se mueve de las raíces a las hojas cuando el agua escasea y ayuda a prevenir la pérdida de agua al cerrar los poros en la superficie de la hoja.

Investigadores del Centro de Ciencia de Recursos Sostenibles (CSRS) del Instituto RIKEN en Japón descubrieron una pequeña hormona que ayuda a las plantas a retener agua cuando esta no está disponible en el suelo. Publicado en la revista Nature el 4 de abril, el estudio muestra cómo el péptido CLE25 se mueve desde las raíces a las hojas cuando el agua escasea y ayuda a prevenir la pérdida de agua al cerrar los poros en la superficie de la hoja.

En los animales, las hormonas peptídicas son pequeñas cadenas de aminoácidos que se mueven a través de la sangre y ayudan a mantener el equilibrio de nuestros cuerpos cuando cambia el ambiente. Por ejemplo, cuando la presión arterial es baja, el cuerpo produce la hormona vasopresina, que circula en la sangre y actúa para estrechar las arterias, lo que aumenta la presión arterial a niveles normales.

Las plantas también tienen hormonas, llamadas fitohormonas, pero los científicos saben mucho menos sobre ellas. Los científicos de plantas del CSRS querían saber si las hormonas vegetales responden al estrés físico abiótico (causado por factores ambientales, no biológicos como las plagas o enfermedades). Como Fuminori Takahashi, primer autor, explica: “Aunque sabemos que algunas hormonas peptídicas en las plantas median en el desarrollo celular, hasta ahora nadie había identificado ninguna que regulara las respuestas al estrés físico como la deshidratación”.

El equipo comenzó observando los péptidos CLE que se sintetizan en las raíces y en ABA, una hormona que se acumula en las hojas y ayuda a cerrar los poros en respuesta al estrés por sequía. La aplicación de muchos péptidos CLE a las raíces de las plantas mostró que solo CLE25 conducía a un aumento del ABA en las hojas y el cierre de poro. El equipo determinó que el vínculo entre estos dos eventos fue el aumento de una enzima necesaria para producir ABA. Además de esta situación artificial, mostraron que los niveles de CLE25 aumentan en las raíces de las plantas que están sometidas a estrés por deshidratación, lo que conduce a los mismos resultados. La siguiente pregunta fue si CLE25 se mueve a través del sistema circulatorio de la planta.

La detección de hormonas peptídicas funcionales es muy difícil en las células vivas porque las cantidades son muy pequeñas. “Resolvimos este problema”, dice Takahashi, “mediante el uso de un sistema de espectrometría de masas altamente sensible y el desarrollo de un sistema de detección que puede identificar los péptidos móviles que se mueven de raíz a brote”. Con esta tecnología, los investigadores pudieron etiquetar las moléculas CLE25 y visualizar su movimiento desde las raíces hasta las hojas, lo que indica que en realidad era una hormona móvil y que probablemente interactuaba con otras moléculas en las hojas para producir ABA.

Antes de investigar cómo CLE25 induce la síntesis de ABA una vez que llega a la hoja, el equipo creó plantas mutantes que carecían de CLE25 o ABA y realizaron varios experimentos de control que confirmaron sus hallazgos. En particular, después de solo tres horas de deshidratación, las plantas sin CLE25 ya mostraban 7 veces menos ABA en las hojas y habían perdido más agua que las plantas normales. Finalmente, el equipo examinó varios mutantes y descubrió que los receptores BAM1/BAM3 en la hoja eran el vínculo entre CLE25 y la producción de ABA.

Ahora que descubrieron la hormona péptido CLE25 y determinaron cómo ayuda a las plantas a retener el agua, el equipo confía en que esto es solo el comienzo. Como señala Takahashi, “nuestra investigación tiene absolutamente aplicaciones en el mundo real y debería contribuir al desarrollo de cultivos resistentes al estrés abiótico que aprovechan el sistema de péptidos móviles en las plantas”.

El grupo del CSRS ya tiene sus propios planes en esta dirección. “Primero”, explica Takahashi, “estamos trabajando en péptidos modificados que son más efectivos para la resistencia al estrés que los naturales. Segundo, estamos trabajando en formas de mezclar péptidos funcionales en fertilizantes para mejorar la resistencia a la sequía de los cultivos en el campo”.

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