Explorar la diversidad de los guardianes de las celdas podría ser la clave para mejores cultivos

odo lo que una planta necesita para crecer primero debe pasar a través de las membranas de sus células, que están protegidas por un tamiz de poros microscópicos llamados aquaporinas.

«Las aquaporinas (AQP) son proteínas de canal antiguas que se encuentran en la mayoría de los organismos, desde las bacterias hasta los humanos. En las plantas , son vitales para numerosos procesos vegetales, incluidos el transporte , el crecimiento y el desarrollo del agua , las respuestas al estrés, la absorción de nutrientes de la raíz y la fotosíntesis, «dice el ex Ph.D. estudiante Annamaria De Rosa del Centro de Excelencia ARC para la Fotosíntesis Traslacional (CoETP) en la Universidad Nacional de Australia (ANU).

«Sabemos que si somos capaces de manipular las aquaporinas, se abrirán numerosas aplicaciones útiles para la agricultura, incluida la mejora de la productividad de los cultivos , pero primero necesitamos saber más acerca de su diversidad, historia evolutiva y los muchos roles funcionales que tienen dentro de la planta, «La Sra. De Rosa dice.

Su investigación, publicada esta semana en la revista BMC Plant Biology , hizo exactamente eso. Identificaron todos los diferentes tipos de aquaporinas que se encuentran en el tabaco (Nicotiana tabacum), una especie de planta modelo estrechamente relacionada con los principales cultivos económicos como el tomate, la papa, la berenjena y el pimiento.

«Describimos 76 tipos de estos canales microscópicos con forma de reloj de arena basados ??en sus estructuras genéticas, composición de proteínas, ubicación en la célula vegetal y en los diferentes órganos de la planta y su origen evolutivo. Estos resultados son extremadamente importantes ya que nos ayudarán transferir la investigación básica a la agricultura aplicada «, dice la Sra. De Rosa, cuyo Ph.D. proyecto enfocado en aquaporinas.

«El Centro (CoETP) está realmente interesado en comprender las aquaporinas porque creemos que son un jugador clave en la conversión de energía a través de la fotosíntesis y también controlan cómo una planta usa el agua. Por eso creemos que podemos usar las acuaporinas para mejorar el rendimiento de la planta y la resistencia de los cultivos a los cambios ambientales «, dice el investigador principal, el Dr. Michael Groszmann, de la Escuela de Investigación de Biología y el CoETP de ANU.

Las acuaporinas se encuentran en todas partes de la planta, desde las raíces hasta las flores, transportando moléculas muy diferentes en cada ubicación, a la asombrosa cantidad de 100 millones de moléculas por segundo. La configuración de un canal de aquaporina determina el sustrato que transporta y, por lo tanto, su función, desde el transporte de agua y nutrientes desde las raíces hasta los brotes, hasta la señalización del estrés o el desarrollo de semillas.

«Nos centramos en el tabaco porque es una especie modelo de rápido crecimiento que nos permite escalar desde el laboratorio hasta el campo, lo que nos permite evaluar el rendimiento en escenarios del mundo real. El tabaco está estrechamente relacionado con varios cultivos comerciales importantes, lo que significa que puede transferir fácilmente el conocimiento que obtenemos del tabaco a especies como el tomate y la papa. El tabaco en sí tiene sus propias aplicaciones comerciales y existe un renovado interés en los sectores de biocombustibles y productos farmacéuticos a base de plantas «, dice.

«Esta investigación es extremadamente emocionante porque la diversidad de aquaporinas en términos de su función y los sustratos que transportan, significa que tienen muchas aplicaciones potenciales para la mejora de cultivos que van desde una mejor tolerancia a la sal, un uso más eficiente de fertilizantes, una mayor tolerancia a la sequía e incluso más eficaz respuesta a la infección de la enfermedad. Actualmente se están utilizando en sistemas de filtración de agua y nuestros resultados podrían ayudar a expandir estas aplicaciones. El futuro de las acuaporinas está lleno de posibilidades «, dice el Dr. Groszmann.

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