El abedul, las proteínas y la fosforilación (adición de un grupo fosfato a cualquier otra molécula) pueden ser las claves de la resistencia vegetal a la sequía. Eso es al menos lo que sostiene un grupo de científicos que ha protagonizado un estudio sobre el papel de la fosforilación en la tolerancia a la sequía de los abedules.
El estrés por sequía representa un desafío significativo para la supervivencia de las plantas, afectando a su crecimiento y productividad. En este contexto, los factores de transcripción (proteínas que interaccionan con el ADN para regular la función de algunos genes), especialmente las proteínas NAC (N-Acetilcisteína), que son formas estables del aminoácido no esencial (puede ser sintetizado por los humanos) cisteína, juegan un papel crucial en la respuesta de las plantas a las condiciones adversas.
A pesar de la amplia investigación en ese campo, los mecanismos precisos por los cuales las proteínas NAC confieren tolerancia a la sequía no se comprenden completamente. En particular, la fosforilación ha demostrado ser clave en la regulación de la función proteica en la respuesta al estrés.
El estudio, publicado en ‘Horticulture Research’, se centra en el factor de transcripción NAC conocido como BpNAC90. Los resultados muestran que la fosforilación de BpNAC90 mejora significativamente la tolerancia a la sequía al activar genes que responden al estrés.
Ejemplar de abedul. / Pixabay
Este descubrimiento en la regulación de la expresión genética representa un paso significativo hacia la ingeniería de plantas con mayor resiliencia a las condiciones áridas, ofreciendo un enfoque estratégico para combatir los impactos del cambio climático en la vegetación.
Desarrollar cultivos más resistentes
Los investigadores utilizaron técnicas avanzadas como la secuenciación de ARN y de inmunoprecipitación de cromatina para identificar los genes regulados por la proteína BpNAC90. Descubrieron que esa proteína se une a moléculas específicas del ADN, activando genes implicados en la respuesta a la sequía.
Además, la sobreexpresión de BpNAC90 en abedules provoca un aumento de la actividad de dos enzimas antioxidantes, y una reducción de los niveles de especies reactivas de oxígeno. Por el contrario, las plantas sin BpNAC90 mostraron una menor resistencia a la sequía.
Un hallazgo crucial fue que la fosforilación de BpNAC90 en la Serina 205 por la proteína quinasa BpSRK2A bajo condiciones de sequía aumentó su afinidad de unión al ADN y su capacidad para activar genes diana.
Sin embargo, cuando BpNAC90 fue mutado (Serina 205A) para impedir su fosforilación, la tolerancia a la sequía se redujo significativamente, aunque no se eliminó por completo. Esto destaca la importancia de la fosforilación en la función de BpNAC90.
Campo de trigo. / Pixabay
«Nuestros hallazgos revelan un aspecto crucial de cómo los abedules responden al estrés por sequía a nivel molecular. La fosforilación de BpNAC90 mejora significativamente su capacidad para regular los genes implicados en la tolerancia al estrés. Este descubrimiento podría conducir al desarrollo de cultivos más resistentes a la sequía propiciando mecanismos similares en otras especies de plantas«, indica Yucheng Wang, uno de los autores del estudio.
Comprender cómo la fosforilación de BpNAC90 contribuye a la tolerancia a la sequía en los abedules abre nuevas posibilidades para mejorar la resiliencia de los cultivos agrícolas. Manipulando vías de fosforilación similares, los investigadores podrían desarrollar plantas con una mayor tolerancia a la sequía y otros factores de estrés abiótico.
Agricultura sostenible
El estudio proporciona una base sólida para futuras investigaciones destinadas a mejorar la tolerancia al estrés de plantas económicamente importantes, como los cereales. Esto es particularmente relevante en el contexto del cambio climático, donde la agricultura sostenible y la seguridad alimentaria son prioridades globales.
La capacidad de desarrollar cultivos que puedan resistir condiciones de sequía podría transformar la agricultura, asegurando rendimientos consistentes incluso en condiciones climáticas adversas y una producción alimentaria sostenible y segura.
«El descubrimiento del papel de la fosforilación en la regulación de BpNAC90 y su impacto en la tolerancia a la sequía en los abedules no solo amplía nuestro entendimiento de los mecanismos de estrés en las plantas, sino que también ofrece una vía prometedora para la biotecnología agrícola«, señalan los autores.
Este avance subraya asimismo la importancia de la investigación básica en biología vegetal y su potencial para generar aplicaciones prácticas que beneficien a la agricultura y a la sociedad en general.
Inflorescencias de abedul. / Pixabay
Los próximos pasos de los científicos incluyen la exploración de estas vías en otros cultivos alimentarios, con el objetivo de replicar el éxito observado en los abedules y crear plantas más resistentes y productivas en un mundo cada vez más afectado por el cambio climático.
Informe de referencia: https://academic.oup.com/hr/article/11/4/uhae061/7616065
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