Investigadores del Centro de Ciencia de Recursos Sustentables del Instituto RIKEN en Japón, descubrieron un gen en las plantas que ayuda a protegerlas del calor excesivo. Publicado en la revista científica Plant Cell, el estudio muestra que el gen recién descubierto evita la desestabilización de las membranas de los cloroplastos, proceso que se produce a temperaturas muy altas.
Todos sabemos lo incómodo que es estar afuera en un día caluroso y sofocante. Ahora, imagina lo malo que sería si fueras una planta de soya o tomate sin ninguna posibilidad de moverte hacia adentro de un lugar fresco. Con el tiempo, las hojas pueden blanquearse debido al daño de la membrana del cloroplasto (organelo celular responsable de la fotosíntesis), y si no obtuviste ningún alivio, podrías morir. Afortunadamente para las plantas, tienen una defensa natural contra este tipo de estrés que implica la modificación de las grasas vegetales que componen las membranas de los cloroplastos. Cuando el calor hace que las membranas de los cloroplastos se desestabilicen, los ácidos grasos poliinsaturados se eliminan de los lípidos (o grasas) de la membrana, lo cual estabiliza las membranas. El equipo del RIKEN descubrió el gen responsable de este proceso, y lo hicieron con bastante rapidez debido a su enfoque innovador.
[Recomendado: Científicos chinos desarrollan tomate y arroz transgénicos tolerantes al calor y de mayor producción]«Asumimos la hipótesis de que la descomposición de los lípidos cloroplásticos estaría controlada por algunos genes no identificados que codifican lipasas localizadas en los cloroplastos y que son inducidas por el estrés térmico», explica el primer autor Yasuhiro Higashi. «Utilizamos varias bases de datos públicas ómicas para aislar los genes candidatos implicados en las respuestas de estrés térmico, predecir dónde se expresan los genes en las plantas y encontrar homólogos genéticos en varias especies de plantas».
Las lipasas son proteínas que separan o degradan los lípidos. Un análisis del transcriptoma identificó genes candidatos de lipasas, y las bases de datos de proteómica pudieron reducir la búsqueda al predecir qué genes estaban localizados en los cloroplastos. Para probar el gen candidato más probable, que posteriormente denominaron Lipasa inducible por calor 1 (HIL1), crearon una planta de Arabidopsis mutante para el gen HIL1, en la que el gen estaba alterado y compararon las respuestas mutantes al estrés térmico con las de las plantas normales.
[Recomendado: Con biotecnología desarrollan semillas oleaginosas tolerantes al calor, sequía y enfermedades]Descubrieron que las plantas mutantes eran más sensibles al calor, lo que significaba que su condición empeoraba más que las plantas de control (con la lipasa normal) a temperaturas extremas y su tasa de supervivencia era mucho menor. Un examen más detallado mostró que la remodelación de la membrana en los cloroplastos mutantes estaba parcialmente alterada, y no todos los ácidos grasos poliinsaturados se eliminaron de un glicerolípido clave.
Estos experimentos se realizaron en la planta Arabidopsis, la planta más común utilizada en investigación de plantas. El equipo también realizó un análisis de coexpresión genética utilizando datos públicos de microarrays, que revelaron una red conservada asociada con el gen HIL1 en varias especies de plantas, incluidos arroz, tomates, maíz y soya. «Estamos interesados en descubrir la función de los genes homólogos de HIL1 en las principales especies de cultivos», señala Higashi. «Esperamos que nuestro conocimiento sobre HIL1 pueda ayudar en el desarrollo de nuevas variedades de plantas tolerantes al estrés por calor, lo que podría ayudar a mejorar el rendimiento de los cultivos en ambientes cálidos».
[Recomendado: Secuencian genoma de cereal altamente resistente a sequía y calor]El líder del equipo, Kazuki Saito, también está mirando el panorama general. «Esta respuesta natural al calor no es nueva, pero entender cómo funciona es un paso adelante en la lucha contra el calentamiento global», dice. «Nuestro estudio ciertamente contribuye a los Objetivos de Desarrollo Sostenible (GDE) establecidos por la ONU en 2015, en particular, los objetivos 2 y 13 de Acción Climática y Hambre Cero».