En un artículo
publicado en la edición digital de esta semana de 'Nature', informan del
descubrimiento de una nueva vía genética en las plantas, compuesta por cuatro
genes de tres diferentes familias que controlan la densidad de poros de
respiración o estomas en las hojas de las plantas en respuesta a niveles
elevados de CO2.
Biólogos
de la han resuelto un misterio de larga duración sobre cómo las plantas
responden a los niveles crecientes de CO2 en la atmósfera.
En
un artículo publicado en la edición digital de esta semana de , informan del
descubrimiento de una nueva vía genética en las plantas, compuesta por cuatro
genes de tres diferentes familias que controlan la densidad de poros de
respiración o estomas en las hojas de las plantas en respuesta a niveles
elevados de CO2.
Su
descubrimiento debería ayudar a los biólogos a comprender mejor cómo el aumento
constante de los niveles de CO2 en la atmósfera (que en la primavera pasada, por primera vez en la
historia, se mantuvo por encima de 400 partes por millón) está afectando a la capacidad de
las plantas y los cultivos de importancia económica para hacer frente al estrés
por el calor y la sequía.
Estos
hallazgos también podrían proporcionar a los expertos agrícolas nuevas
herramientas para diseñar plantas y cultivos que puedan hacer frente a las
sequías y las altas temperaturas, como la que ahora afecta el suroeste de
Estados Unidos.
"Por
cada molécula de dióxido de carbono que se incorpora a las plantas mediante la
fotosíntesis, las plantas pierden cerca de 200 moléculas de agua a través de
sus estomas", explica Julian Schroeder, profesor de Biología que lideró
este trabajo y codirector de una nueva entidad de investigación en la
Universidad de California llamada 'La comida y el combustible para el siglo
XXI'. Esta institución se centra en aplicar la investigación básica de las
plantas a la alimentación y la producción de biocombustibles sostenibles.
"Como
niveles elevados de CO2 reducen la densidad de poros de los estomas en las
hojas, esto es a primera vista beneficioso para las plantas, ya que pierden
menos agua. Sin embargo, la reducción en el número de poros de los estomas
disminuye la capacidad de las plantas para enfriar sus hojas durante una ola de
calor a través de la evaporación de agua. Una reducción en la evaporación se
suma al estrés por calor en las plantas, lo que en última instancia afecta al
rendimiento del cultivo", argumenta.
"Nuestra
investigación está dirigida a comprender los mecanismos y los genes
fundamentales por los que el CO2 reprime el desarrollo de los poros de los
estomas", afirma Schroeder. Trabajando con una planta de mostaza llamada
'Arabidopsis', que se utiliza como modelo genético y comparte muchos de los
genes de otras plantas y cultivos, el equipo de biológos de este estudio
descubrió que las proteínas codificadas por los cuatro genes que descubrieron
reprimen el desarrollo de estomas en niveles elevados de CO2.
Usando
una combinación de la biología de sistemas y las técnicas bioinformáticas, los
científicos aislaron inteligentemente proteínas, que, cuando mutan, eliminan la
capacidad de la planta de responder al estrés del CO2. Cawas Engineer, un
científico postdoctoral en el laboratorio de Schroeder y primer autor del
estudio, vio que cuando las plantas detectan niveles de CO2 atmosférico
elevados, aumentan la expresión de una hormona peptídica clave llamada Factor
de Crecimiento Epidérmico 2 (EPF2).
"El
péptido EPF2 actúa como un morfógeno que altera el carácter de la célula madre
en en la epidermis de las hojas que crecen y bloquea la formación de los
estomas ante un incremento de CO2", explica Engineer. Como se necesitan
otras proteínas conocidas como proteasas para activar el péptido EPF2, los científicos
también usaron un enfoque de proteómica para identificar una nueva proteína que
llamaron CRSP (Respuesta de Proteasa Secretada por CO2) que determinaron quees
crucial para la activación del péptido EPF2.
"Identificamos
CRSP, una proteína secretada, que es sensible a los niveles de CO2 en la
atmósfera. CRSP juega un papel fundamental en lo que permite a la planta
producir la cantidad correcta de los estomas en respuesta a la concentración de
CO2 en la atmósfera", relata este experto.
En
este sentido, adelanta que un mecanismo de este tipo de detección y respuesta
que implica a CRSP y EPF2 podría utilizarse para diseñar variedades de cultivos
que son más capaces de desarrollarse ante niveles elevados de CO2 como los
actuales y futuros, en los que la disponibilidad de agua dulce para la
agricultura está disminuyendo.
Los descubrimientos de
estas proteínas y genes tienen el potencial de hacer frente a una amplia gama
de problemas agrícolas críticos en el futuro, incluyendo una limitada
disponibilidad de agua para los cultivos, la necesidad de aumentar la eficiencia del uso del
agua en la hierba y en los cultivos, así como atender la preocupación de los
agricultores sobre el estrés por el impacto del calor que sufrirán sus cultivos
conforme las temperaturas globales y los niveles de CO2 sigan aumentando.
Fuente:
Enviado por Divar Moya Zavaleta / Recopilado de ECOTICIAS.COM -
07/07/2014.
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