Algunas plantas se comportan como el mítico monstruo Hydra: se cortan la cabeza y vuelven a crecer, más grandes y mejores que antes. Un nuevo estudio encuentra que estos "sobrecompensadores", como se les llama, también aumentan su química defensiva: piensa en las plantasveneno - cuando se recortan.
El recorte quita el tallo primario y simula lo que hacen los mamíferos ramoneadores cuando comen plantas en la naturaleza.
El estudio, publicado en la revista Ecología , es el primero en encontrar este vínculo y rastrearlo hasta tres vías moleculares interconectadas. El descubrimiento podría conducir al desarrollo de nuevos métodos para impulsar el crecimiento de las plantas y reducir la necesidad de insecticidas, dijeron los investigadores.
"Uno pensaría que una planta produciría una gran cantidad de sustancias químicas defensivas para evitar que se la comiera o que pondría su energía en volver a crecer después de comerla, pero no ambas, dada su energía limitada", dijo un estudiante de posgradoMiles Mesa, quien dirigió la investigación con el profesor de biología animal de la Universidad de Illinois Ken Paige. "Pero descubrimos que las plantas que sobrecompensaban con mayor éxito reproductivo después de haber sido dañadas también producían más sustancias químicas defensivas en sus tejidos".
Aproximadamente el 90 por ciento de las plantas con flores herbáceas participan en un proceso llamado endorreduplicación, que duplica todo el material genético en sus células sin división celular, dijeron los investigadores. Este proceso aumenta el tamaño de las células, lo que permite que las plantas se recuperen rápidamente del daño.
Cada ronda de endorreduplicación duplica la producción de una célula. Tener el doble de genes activos significa que la célula puede bombear más proteínas necesarias para realizar las tareas celulares.
Algunas plantas multiplican sus genomas una y otra vez en respuesta a la exploración. Un ejemplo es la gilia escarlata, una planta de flores rojas que crece en el oeste de América del Norte y es frecuentada por alces y ciervos bura. Paige está estudiando sus respuestas a la comida..
"Estamos viendo aumentos de dos y tres veces en el rendimiento después de que se ha cortado, en la misma temporada", dijo.
Paige descubrió la sobrecompensación e informó sobre ella en 1987, pero dijo que casi ninguno de sus pares en biología vegetal la creía. La idea de que la exploración puede aumentar el éxito reproductivo de algunas plantas es contradictoria, dijo Paige. Tomó más de una décadapara que la comunidad de investigadores acepte la ciencia; incluso hoy, casi nadie más en biología vegetal estudia la biología molecular de la sobrecompensación.
El nuevo estudio se centró en Arabidopsis thaliana, un miembro de la familia de la mostaza que se utiliza a menudo en la investigación. Paige y sus colegas ya habían identificado la vía molecular que promueve la endorreduplicación en esta planta, junto con un importante regulador de la vía de endorreduplicación,una molécula llamada ILP1.
Los investigadores descubrieron que al aumentar la expresión del gen ILP1, podrían aumentar la endorreduplicación en variedades genéticas de A. thaliana que normalmente no compensan en exceso. Esto llevó a una mayor producción de semillas en las plantas alteradas y una mayor expresión de compuestos defensivos entejidos vegetales, dijeron los investigadores.
Esto es posible porque la vía molecular que induce la endorreduplicación también alimenta otras dos vías: la vía oxidativa de las pentosas fosfato, para el metabolismo primario, y la vía del shikimato, que aumenta las defensas químicas de las plantas, dijo Paige.
"Hay un ciclo de retroalimentación positiva", dijo. "Cuando aumenta la cantidad de cromosomas a través de la endorreduplicación, aumenta la expresión génica, lo que aumenta la capacidad de la planta para producir compuestos y nucleótidos más defensivos para que la producción de ADN vuelva a duplicarse".
Los nuevos hallazgos pueden conducir a avances en los rendimientos agrícolas y reducciones en el uso de pesticidas, dijo Paige.
La National Science Foundation apoya esta investigación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Illinois en Urbana-Champaign . Original escrito por Diana Yates. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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