Mecanismos de envejecimiento de las plantas
Al contrario que los animales, que pueden evitar el estrés, las plantas han desarrollado respuestas para eludir factores que pueden resultar perjudiciales para su crecimiento y supervivencia, condiciones ambientales y patógenos. Tales respuestas a menudo se transmiten mediante la producción de especies reactivas del oxígeno (ERO), subproductos del metabolismo aeróbico. Unos niveles de ERO bajos regulan las respuestas ante el estrés, mientras que unas concentraciones más elevadas pueden provocar una muerte celular programada. Las ERO también desempeñan un papel esencial en diversos procesos de desarrollo, incluyendo el crecimiento de pelos radiculares y la germinación de semillas. Los científicos del proyecto financiado con fondos europeos PlantAgeing querían determinar la función de las ERO en la senescencia y el envejecimiento de las plantas, así como ampliar los conocimientos existentes sobre los factores genéticos determinantes del proceso de envejecimiento. Se trata de una empresa colaborativa entre grupos científicos de Bulgaria y Nueva Zelanda. Envejecimiento biológico en las plantas Los estudios realizados anteriormente identificaron genes que aceleran la senescencia, así como otros que la retrasan y, en consecuencia, prolongan la vida. No obstante, no se posee demasiada información sobre cómo interactúan estos genes y cómo responden a señales medioambientales y de desarrollo específicas. Además, la fase de desarrollo de una planta también afecta a su capacidad de soportar unas condiciones medioambientales adversas o a la iniciación de la senescencia. Los investigadores de PlantAgeing utilizaron mutantes de «Arabidopsis thaliana» con unas vidas prolongadas o acortadas, así como plantas con una tolerancia extrema al estrés abiótico. Los factores que generan estrés abiótico son, principalmente, las temperaturas extremas, una salinidad elevada y los polutantes, como los herbicidas. El equipo llevó a cabo estudios a nivel de genoma, incluyendo la transcriptómica y metabolómica, para estudiar la expresión génica y los cambios del nivel de metabolitos en diferentes fases del desarrollo y en situaciones de estrés. Estudiaron, asimismo, cómo reaccionan los genes sensibles a las ERO al estrés oxidativo. «Trabajamos partiendo de la premisa de que cuando un regulador negativo del envejecimiento se expresa en exceso, las plantas transgénicas presentan una senescencia más tardía, mientras que la represión de tal gen la acelera», explica el doctor Gechev, coordinador del proyecto. «En cambio, si un gen regula positivamente la senescencia ocurrirá lo contrario; su expresión en exceso acelerará el envejecimiento biológico», añade. Nuevas señales moleculares de la duración de la vida de las plantas La elaboración de perfiles moleculares, proteómicos y metabolómicos proporcionó importante información sobre cómo los genes relacionados con la senescencia regulan la duración de la vida de las plantas. La comparación genética entre plantas tolerantes al estrés abiótico y plantas tolerantes a otros tipos de estrés también generó datos significativos sobre el mecanismo de respuesta al estrés. El consorcio identificó clases de lípidos, metabolitos y genes clave que muy regulados durante largos periodos de oscuridad en la angiosperma «Haberlea rhodopensis». Además, secuenciaron el genoma de la planta resistente a los rayos UV «Pachycladon cheesemanii» y caracterizaron sus respuestas fisiológicas y moleculares a dosis elevadas de radiación ultravioleta. La senescencia de las plantas es de gran interés para la práctica agrícola, dado que su manipulación tiene el potencial de influir significativamente en la tolerancia de los cultivos frente a condiciones adversas y de mejorar los rendimientos. El proyecto logró descubrir nuevos elementos de la ruta de regulación de las ERO que modulan la senescencia en «Arabidopsis thaliana». Aunque todavía es demasiado pronto para predecir su impacto sobre la agricultura, el doctor Gechev prevé que «los nuevos conocimientos sobre los mecanismos que regulan el envejecimiento y la senescencia de las plantas contribuirán a obtener vegetales y cultivos más resistentes, con una vida útil de almacenamiento mayor».
Palabras clave
PlantAgeing, planta, envejecimiento, senescencia, estrés, ERO