XVII Congreso de AAPRESID

Ese largo camino que va desde la prueba al producto final

Una de las ponencias más destacadas del evento fue la del equipo que lidera Raquel Chan. Les ofrecemos una síntesis del mismo.

Julieta Cabello, Alvaro Quijano, Carlos Gosparini, Carlos Cairo, Eligio Morandi, Raquel Chan.

Instituto de Agrobiotecnología del Litoral- Conicet-UNL. Facultad de Ciencias Agrarias- UNR.

Las plantas disparan mecanismos moleculares y fisiológicos para aclimatarse a la sequía. Los cambios desfavorables en las condiciones climáticas y edáficas generan en las plantas estrés de tipo abiótico afectando severamente su productividad. El estrés de tipo abiótico constituye la causa principal de pérdidas en los cultivos, superando en algunos casos el 50 %. Entre los estreses abióticos, la sequía y la salinidad de los suelos son los que de mayor impacto negativo. La sequía o falta de disponibilidad de agua en particular causa deshidratación celular resultando en la reducción del crecimiento y la tasa fotosintética.

Durante la evolución las plantas han adquirido la capacidad de modificar eventos específicos del desarrollo en respuesta a las condiciones ambientales y de este modo, optimizar la utilización de nutrientes y de agua. Ellas perciben las señales del medio ambiente y las transmiten a la maquinaria celular disparando mecanismos complejos que les permiten aclimatarse por períodos de tiempo variables. Estos mecanismos involucran cambios en el tipo, cantidad o actividad de ciertas proteínas, produciendo las que les son necesarias y eliminando las prescindibles. Estos cambios en la composición proteica y por ende, enzimática, implican la activación e inhibición de la expresión de los genes que codifican estas proteínas.

Elementos comunes

La respuesta a diferentes tipos de estrés como la sequía, salinidad o las heladas tiene elementos comunes con otras respuestas y vías metabólicas y morfogenéticas de la planta generando una superposición sinérgica o antagónica entre redes de decisiones.

Por otro lado, el comportamiento de una variedad en el campo puede no ser el que se observa en condiciones de laboratorio. En su ambiente natural, las plantas están sometidas a varias adversidades en forma simultánea, lo cual puede desencadenar rutas protectoras diferentes y a veces opuestas. Un ejemplo de esto lo constituye la respuesta a la sequía y al calor. La sequía produce cierre estomático mientras que las altas temperaturas llevan a la apertura de los estomas para bajar la temperatura foliar. Como sabemos, calor y deficiencia de agua van normalmente juntos en el campo. Por eso es que se ha sugerido que el desarrollo de tolerancia contra una combinación de estreses requeriría de una respuesta única que no puede obtenerse por una mera adición de genes individuales. Esto explicaría por qué algunas plantas transgénicas desarrolladas en el laboratorio con tolerancia aumentada a una situación adversa particular no muestran mejores rendimientos cuando son ensayadas a campo.

Estrategias

Dada la importancia del problema generado por los estreses abióticos, se han desarrollado diversas estrategias de mejoramiento para obtener variedades más tolerantes a estos efectores adversos. Los trabajos de mejoramiento clásico indican que los 130 caracteres de tolerancia a estreses ambientales son cuantitativos y difíciles de seleccionar (Bartels, 2005). Más recientemente las estrategias se han focalizado en la manipulación de genes que participan en las respuestas de tolerancia para fortalecer los sistemas endógenos. El conocimiento aportado por las técnicas de genómica funcional y transcriptómica ha sido clave para el desarrollo de este tipo de estrategias. Estas estrategias que involucran técnicas de Ingeniería Genética se han centrado en fortalecer la expresión de cuatro grupos de genes: los que transmiten las señales del ambiente, los reguladores transcripcionales, los que codifican proteínas directamente involucradas en la tolerancia y los que codifican enzimas que participan en la síntesis de metabolitos protectores.

Los factores de transcripción o reguladores transcripcionales Nuestro grupo de investigación se ha dedicado particularmente al segundo grupo, los reguladores transcripcionales.

La transcripción de los genes es el paso más importante de la regulación de la expresión génica en las plantas. Esta regulación está gobernada esencialmente por dos tipos de elementos moleculares, los factores de transcripción y las secuencias que se encuentran en los promotores de los genes que actúan como blancos de estos factores de transcripción (llamadas secuencias en cis). Los factores de transcripción (FTs) son proteínas capaces de unir secuencias de ADN presentes en promotores de otros genes y de esta forma disparar vías de señalización completas en cascadas con efecto dominó. De esta forma juegan un rol central en la elaboración de la respuesta ambiental y el programa morfogenético de la planta.

Conclusiones generales

Si bien los resultados son preliminares y todavía existe un largo camino por recorrer, en forma general nos permiten sugerir que los mecanismos moleculares y fisiológicos por medio de los cuales HAHB4 confiere tolerancia a la sequía y al ataque de insectos en plantas de Arabidopsis están conservados en los cultivos de soja, maíz y trigo.

El gen se expresa en estos cultivos indicando que la maquinaria celular lo reconoce como uno propio y no degrada o elimina sus transcriptos. Los niveles de esta expresión dependen del lugar y tipo de inserción en el genoma por lo que no nos sorprende que sean variables entre distintas líneas. Las plantas transgénicas de soja muestran una cierta insensibilidad al etileno como lo hacen las de Arabidopsis al menos durante la germinación y el período vegetativo, faltando analizar el comportamiento en el período reproductivo. Las plantas transgénicas de maíz y de trigo responden mejor que sus pares salvajes a tratamientos controlados de estrés hídrico. Asimismo las de maíz también se defienden mejor del ataque de insectos conservando los mecanismos de síntesis de ácido jasmónico e inhibidores de proteasas.

El conjunto de resultados obtenidos hasta ahora tiene entonces implicancias en el conocimiento básico acerca de las 136 vías de transducción de señales mediadas por etileno y ácido jasmónico y biotecnológicas para obtener cultivos tolerantes a sequía, salinidad y ataque de insectos herbívoros.

La transcripción de los genes es el paso más importante de la regulación de la expresión génica en las plantas.

foto: archivo