Las claves de los cultivos hiperproductivos

Este es el objetivo de las investigaciones que tratan de aclarar qué mecanismos «le dicen» a una planta que crezca y las hormonas esteroides implicadas. Se conocen ya buena parte de hormonas de crecimiento de plantas, y algunas se sintetizan y aplican en cultivos para regular la producción. Pero son compuestos muy caros. Por lo demás, el mecanismo biológico por el cual actúan sigue siendo un misterio.

Un equipo del Laboratorio de Biología de Plantas del Instituto Salk de California en San Diego (Estados Unidos) en colaboración con investigadores japoneses de la Universidad Kyushu, podría haber aportado una clave fundamental del mecanismo de las hormonas esteroides en las plantas, según revelan dos trabajos que acaban de publicar en Cell y Nature, dos de las revistas científicas más prestigiosas del mundo.

En el trabajo, dirigido por la investigadora Joanne Chory (adscrita al Instituto Médico Howard Hughes), se ha identificado un receptor de esteroides en las células de la planta Arabidopsis thaliana, considerada el vegetal modelo en estudios genéticos. Este receptor, denominado BRI1, ya se conocía, aunque no estaba muy claro qué papel jugaba y se creía que formaba parte de un mecanismo más complejo. Lo que ha descubierto el equipo es que es el receptor clave de unas hormonas esteroides de las plantas, denominadas brasinoesteroides, y responsable de la activación del mecanismo de crecimiento.

El receptor clave

El hallazgo de receptores de hormonas del crecimiento abre la puerta al desarrollo de plantas con mayor biomasa La activación de los receptores en la superficie de las células de las plantas es el primer paso para que se desencadene un proceso, sea éste el que sea. En este caso concreto, cuando los brasinoesteroides llegan a la superficie de la célula, se acoplan con el receptor BRI1, lo que pone en marcha los pasos siguientes del proceso de crecimiento.

Los investigadores aplicaron hormonas esteroides sintéticas marcadas químicamente de forma que se podía seguir su trayecto hacia las células y ver cómo se enlazaba exclusivamente con el receptor BRI1. Además, han podido observar que una vez la hormona esteroide se acopla con el receptor BRI1, una de las consecuencias es el incremento de dos proteínas, BES1 y BZR1, en el núcleo de la célula. Podría tratarse de factores de transcripción implicados en la actividad de los genes del crecimiento, explican los investigadores, «aunque su secuencia no se parece a ningún factor de transcripción conocido».

Entender los mecanismos que controlan el crecimiento de las plantas es importante porque aunque se dispone de hormonas sintéticas que por si mismas actúan, se trata de compuestos con precios prohibitivos. «Si hallamos mecanismos sencillos para manipular la respuesta de las plantas», afirma Chory, «podría tener un significativo impacto en los campos de cultivo».

Precisamente su equipo de investigación trabaja en otra línea que podría ayudar a aumentar la productividad de los cultivos, a base de modificar las plantas para que sean capaces de florecer y producir frutos a pesar de recibir poca luz.

Plantas en la sombra

«Pocas personas se dan cuenta de que el principal competidor de una planta son las otras plantas», explica Chory. Y entre otras cosas, las plantas compiten por la luz, especialmente si están cerca unas de otras. «El síndrome elusivo de la sombra es debido a una serie de cambios estructurales en la planta cuando percibe que esta quedándose en la sombra», detalla la investigadora. Bajo estas condiciones, la planta presenta un alargamiento en su tallo o tronco y una menor ramificación. Si aun así no tiene éxito y no consigue más luz, la planta florece precozmente y da lugar a muy pocas semillas. El resultado general es una planta con mucha menos biomasa.

Averiguar como se desencadena este mecanismo, «podría ser beneficioso para la agricultura», postula Chory. «Los cultivos se plantan con tal densidad que las plantas siempre están ensombreciéndose las unas a las otras, y probablemente cada planta en el campo esta desencadenando, al menos parcialmente, una respuesta de síndrome elusivo de la sombra».

De momento se ha identificado una proteína, pft1, que interactúa con el fitocromo B, célula fotoreceptora de las plantas. Es a través del fitocromo B que las plantas perciben las variaciones en la luz que reciben. El objetivo es entender como actúan ambos, con el fin de evitar el síndrome elusivo de la sombra sin afectar a otros aspectos de las plantas. «Si tan solo se pudiera retardar el florecimiento de los cultivos, incluso cuando están en sombra, se podría incrementar la productividad del campo», asegura la investigadora.