Por Gaspar Grieco
El trigo pan o trigo harinero es el cereal más cultivado en todo el mundo. La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) estima una producción de 794 millones de toneladas para 2023. Sin embargo, los crecientes eventos de sequías generados por el calentamiento global en los principales países productores de este cereal perjudican la producción.
Un equipo de investigadores de la Argentina, Estados Unidos, China, Suecia e Israel, del que participaron científicos del Instituto Tecnológico Chascomús de la Escuela de Bio y Nanotecnologías (INTECH-EByN), intentaron entender cuáles son las causas de las diferencias entre dos líneas de trigo pan que poseen distinta resistencia a la sequía y que presentan gran similitud genética. Observaron que las raíces de las plantas de la línea 1RS alcanzan una mayor profundidad de crecimiento que las de la línea 1RW. Esto permite a las plantas 1RS aprovechar mejor el agua residual retenida a mayor profundidad en el suelo, lo que las hace más resistentes a condiciones de sequía. Descubrieron, luego, que la capacidad de profundizar en el suelo se encuentra influenciada por la dosis de un grupo particular de genes denominados OPR que participan de la síntesis de la hormona vegetal conocida como ácido jasmónico.
Guillermo Santa María es investigador del grupo de Fisiología de Plantas del INTECH-EByN y participó del proyecto que derivó en la publicación del paper Dosage differences in 12-OXOPHYTODIENOATE REDUCTASE genes modulate wheat root growth en la revista científica Nature Communication. “Los genes OPR participan de la ruta de síntesis de una hormona muy importante para las plantas que es el ácido jasmónico. Descubrimos que un subgrupo de estos genes estaba en distintas dosis en las plantas 1RS y 1RW. A la vez, se sabe que cuando uno manipula la concentración de jasmónico se restringe el crecimiento de la raíz”.
Vamos a tratar de explicarlo. Pensemos en el célebre cuento infantil Alicia en el País de las Maravillas. Todos recordamos el momento en que la protagonista de la película animada de Disney come un trozo de un pastelito con la leyenda “cómeme” y se encoge. Con un poco de imaginación podemos vincularlo con lo que sucede al interior de la raíz del trigo. Si bien la raíz de la planta de trigo no se encoge, los genes OPR que se encuentran en su genoma están participando en la ruta que sintetiza la hormona ácido jasmónico.
Los científicos descubrieron que el genoma de las plantas 1RW presenta una dosis mayor de genes OPR que las plantas 1RS, lo que permite una producción mayor de ácido jasmónico. Tal como Alicia se encoje comiendo un pastelito, la línea 1RW de las plantas de trigo detiene el crecimiento de las raíces a los 16 días de ser plantada debido a una mayor síntesis de ácido jasmónico.
Aunque parezca increíble, ese proceso se puede revertir con ibuprofeno. “Pensamos que si la síntesis de ácido jasmónico en la planta deriva en la restricción del crecimiento, evitando la misma podríamos restituir a las raíces la capacidad de crecer. Para eso hicimos un procedimiento farmacológico donde usamos ibuprofeno, el cual se ha propuesto que inhibe la síntesis de ácido jasmónico. Al agregar Ibuprofeno a las plantas 1RW, éstas ahora mantienen un alto crecimiento”, detalla Santa María.
Pero esta no es la única herramienta con la que cuentan los científicos para restituir el crecimiento de las raíces 1RW, la famosa tijera genética de la técnica CRISPR también fue probada con resultados alentadores. “Mediante la técnica de edición génica CRISPR fue posible observar que si se disminuye la dosis de los genes OPR activos en las plantas 1RW se restituye parte de la capacidad de crecer a la raíz. Esto es evidencia fuerte de que la dosis de los genes OPR es la responsable de esta diferencia en el crecimiento de las raíces y eventualmente explicaría las diferencias en el crecimiento que vemos.”, detalla el investigador.
Con toda esta información nueva, lxs científicxs creen haber encontrado un punto crucial para trabajar en el mejoramiento de la arquitectura de las raíces de las plantas de trigo, lo que podría volverlas más resistentes en condiciones de sequía. “Una cosa que vimos es que podría existir variación natural en estos genes. Esa variación natural puede ser eventualmente utilizada por los mejoradores de trigo”, explica el investigador y concluye: “Es de destacar que la arquitectura de las raíces adquiere gran relevancia cuando las plantas enfrentan algunas formas de estrés, particularmente la sequía, por lo que este trabajo podría tener aplicaciones en el mejoramiento del trigo”.
El estudio, que fue destacado por la revista Nature Communication como Editor´s Highlights, fue llevado a cabo por un grupo de 19 investigadores, entre ellos tres del INTECH: Jorge Moriconi, Guillermo Santa María y Leonardo Gualano, egresado de la Ingeniería de Agrobiotecnología del INTECH-EByN.
Nota actualizada el 15 de marzo de 2023
https://noticias.unsam.edu.ar/2023/3/15/cientificos-de-la-unsam-descubrieron-una-clave-para-mejorar-el-trigo-en-condiciones-de-sequia/
