La alta sal en el suelo enfatiza dramáticamente la biología de las plantas y reduce el crecimiento y el rendimiento de los cultivos. Ahora los investigadores han encontrado proteínas específicas que permiten que las plantas crezcan mejor bajo el estrés de la sal, y pueden ayudar a criar generaciones futuras de plantas de cultivos más tolerantes a la sal.
El profesor Staffan Persson dirigió el estudio y dijo que, a diferencia de los humanos que pueden alejarse de los bocadillos salados o beber más agua, una planta está atrapada en suelos con mucha sal o solución salina y debe usar otras tácticas para hacer frente.
"Cada vez más cultivos del mundo se enfrentan al estrés salino con un alto contenido de sal en los suelos también conocido como salinidad que afectan al 20% del total y al 33% de las tierras agrícolas de regadío en todo el mundo", dijo el profesor Persson, de la Universidadde Melbourne, Australia, anteriormente en el Instituto Max Planck de Fisiología Molecular de Plantas.
"Para 2050 se estima que necesitamos aumentar nuestra producción de alimentos en un 70% para alimentar a 2.300 millones de personas adicionales. La salinidad es un factor limitante importante para este objetivo, ya que más del 50% de la tierra cultivable puede estar afectada por la salpara el año 2050 '
"Por lo tanto, es de gran importancia agrícola encontrar genes y mecanismos que puedan mejorar el crecimiento de las plantas en tales condiciones"
El equipo identificó una familia de proteínas que ayuda a las plantas a crecer en sal, y describió un mecanismo sobre cómo estas proteínas ayudan a las plantas a producir su biomasa bajo condiciones de estrés salino. El trabajo fue publicado hoy en la revista Celda .
"Las plantas necesitan hacer células más grandes y más de ellas si quieren crecer y desarrollarse", agregó el profesor Persson.
"A diferencia de las células animales, las células de las plantas están rodeadas por un exoesqueleto celular, llamado paredes celulares que dirigen el crecimiento de la planta y la protegen contra las enfermedades. Es importante destacar que la mayor parte de la biomasa de las plantas está compuesta de la pared celular con celulosa como componente principal..
"Por lo tanto, el crecimiento de las plantas depende en gran medida de la capacidad de las plantas para producir paredes celulares y celulosa, también bajo condiciones de estrés, y por lo tanto no es sorprendente que la investigación sobre la biosíntesis de la pared celular sea de alta prioridad".
Estudios previos del grupo de investigación del Dr. Staffan Persson y otros han demostrado que el complejo proteico productor de celulosa, llamado celulosa sintasa, interactúa y es guiado por una estructura de polímero intracelular, llamada microtúbulos. Esta interacción es importante para la forma y la estabilidad.de células vegetales.
La investigación actual reveló que una familia de proteínas previamente desconocida respalda la maquinaria de celulosa sintasa en condiciones de estrés salino, y se denominó "Compañeros de celulosa sintasa CC". Mostramos que estas proteínas, que llamamos proteínas CC, son partedel complejo de celulosa sintasa durante la síntesis de celulosa ", dijo el profesor Persson.
Los investigadores descubrieron que la actividad del gen CC aumentaba cuando las plantas estaban expuestas a altas concentraciones de sal. Por lo tanto, el equipo de investigación planteó la hipótesis de una participación de estas proteínas en la tolerancia a la sal de las plantas.
"Para probar esta hipótesis, eliminamos múltiples genes de la familia de genes CC en la planta modelo Arabidopsis thaliana berro de thale, y cultivamos las plantas en medios que contienen sal. Estas plantas mutadas tuvieron un rendimiento mucho peor que las plantas de tipo silvestre", explica Christopher Kesten, estudiante de doctorado en el grupo de investigación del Dr. Persson y coautor principal de este estudio.
"En un paso adicional, hicimos versiones fluorescentes de las proteínas CC y observamos, con la ayuda de un microscopio especial, dónde y cómo funcionan. Fue una gran sorpresa ver que pudieron mantener la organización de los microtúbulosbajo estrés salino. Esta función ayudó a las plantas a mantener la síntesis de celulosa durante el estrés ", agrega la Dra. Anne Endler, también coautora principal de este estudio.
El grupo de investigación demostró que si bien las plantas de control podían mantener sus microtúbulos intactos, las plantas que carecían de la actividad CC no pudieron hacerlo. Esta pérdida en la función de los microtúbulos condujo a una falla en el mantenimiento de la síntesis de celulosa, lo que explica la reducción en el crecimiento de las plantasen sal. Por lo tanto, estos resultados proporcionan un mecanismo de cómo las proteínas CC ayudan a la producción de biomasa vegetal bajo estrés salino.
El Dr. Staffan Persson fue líder del grupo en el Instituto Max Planck de Fisiología de las Plantas Moleculares hasta enero de 2015. Ahora está en la Escuela de Biociencias "de la Universidad de Melbourne en Australia.
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Materiales proporcionado por Universidad de Melbourne . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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