GENÉTICA

LO ESENCIAL ES INVISIBLE …

El problema de la superpoblación mundial y el cambio climático, llevan a extremar los recursos para proveer de alimentos a la población. 

En el Instituto Leloir están investigando cómo maximizar las capacidades de absorción de agua y nutrientes en las raíces de las plantas. 

Estudian los aportes de la genética para modificar especies capaces de adaptarse a los nuevos ambientes hostiles. 

José Manuel Estévez es doctor en Biología (UBA) y se desempeña como jefe del Laboratorio Bases Moleculares de Desarrollo Vegetal del Instituto Leloir. 

El doctor Estévez y su equipo utilizan plantas transgénicas, es decir, un organismo vegetal que fue transformado y que posee en su genoma un gen que pertenece a otro individuo. La introducción del “transgén” es útil porque dota al ejemplar de características únicas y le otorga, por ejemplo, mayor resistencia a herbicidas, o bien más tolerancia a patógenos como pueden ser ciertas bacterias y hongos. 

El Dr. José Manuel Estévez y algunos integrantes de su equipo
como la Dra. Silvina Melina Velásquez, la Dra. Silvina Mangano,
el Dr. Martín Mecchia, la Lic. Cecilia Borassi,  la Lic. Silvina Paola Juarez
y el Lic. Juan Salgado Salter.

Las plantas “me parecen organismos fascinantes que se logran adaptar al ambiente aunque sean inmóviles. Son protagonistas de una situación biológica totalmente novedosa, a diferencia de los animales, que cuentan con la posibilidad de trasladarse cuando no se sienten cómodos en tal o cual sitio. De este modo, desarrollan mecanismos interesantes y susceptibles de ser examinados”, cuenta el doctor Estévez, quien trabajó en la Universidad de Stanford y en Berkeley (California).  

“En el mundillo de las plantas, mis análisis se concentran en comprender el mundo subterráneo y las raíces”, agrega Estévez. 

El desarrollo superficial de una planta depende de lo que ocurre bajo tierra, de la cantidad de agua y nutrientes que logra absorber. 

En poco tiempo tendremos una revolución biotecnológica, con desarrollo de plantas más resistentes a sequías y suelos más pobres según las características de las raíces. 

En el mundo hay grupos preocupados por desplegar estrategias que mejoren las condiciones para los productores agrícolas, en el manipuleo del crecimiento de raíces. 

“Me interesé por el estudio de las raíces como modelo, y de unas células específicas denominadas pelos radiculares. Son los sensores encargados de tomar agua y absorber nutrientes. Tratamos de comprender los mecanismos moleculares a partir del cual las células vegetales logran crecer”, informa Estévez. 

Los “pelos radiculares” crecen en forma similar  a los axones neuronales y las hifas de los hongos. Tienen muchos transportadores en la membrana, lo que permite una mayor área superficial de la raíz. 

Los investigadores lograron que esos “pelos radiculares” sean más largos, o bien más cortos, identificando tres grupos de genes que regulan a un conjunto de proteínas llamadas “extensinas”. Estas proteínas favorecen la elongación de las prolongaciones absorbentes del extremo de la raíz. De esa manera las plantas pueden explorar mejor el entorno y captar los nutrientes y el agua. 

La planta modelo que se usa en los experimentos  es la Arabidopsis thaliana, emparentada con los brócolis, repollos y coliflores, y comparte mecanismos biológicos con el maíz, trigo y soja. Representa el esquema modelo porque existen mutantes para cada uno de los 30.000 genes que están presentes en su genoma. 


A su vez, facilita –por ingeniería genética– la expresión de niveles elevados de la extensina  para poder ver su efecto en el fenotipo (aspecto visible, medible del crecimiento vegetal). “Contamos con herramientas de genética que por exceso o por deficiencia nos permiten ver cómo impacta esa proteína en el desarrollo de las raíces. Luego de muchas pruebas, a partir de una larga búsqueda de mutantes de todo el genoma obtenemos lo que se denomina “reguladores maestros” del desarrollo de las raíces”, agrega el biólogo. 

“Los resultados obtenidos los probamos en maíz, tomate y alfalfa. Eso lleva varios años, por eso primero se deben elaborar los transgénicos y ver cómo se comportan en campo. Lo ideal sería que nuestros avances tengan aplicación en el campo de la biotecnología y permitieran la obtención de plantas más resistentes a las sequías y a los suelos pobres. Es decir, conseguir que sigan siendo productivas cuando hay menos agua y nutrientes en el suelo, para anticiparnos a los efectos del cambio climático”, añade el doctor Estévez. 

Manipulando  genes, pudieron alargar o acortar las raíces de plantas incrementando

 o disminuyendo su capacidad para captar agua y nutrientes.

“Si optimizamos plantas capaces de crecer con menos nutrientes también colaboramos a reducir la contaminación ambiental, pues, el productor requeriría de la utilización de menos fertilizantes que afectan los ecosistemas naturales”, completa el investigador. 

Los investigadores argentinos, identificaron un grupo de genes
 cuya actividad determina la extensión de las raíces.

Los estudios fueron publicados en las revistas científicas “Molecular Plant” y “Plant Physiology”, y son la continuación de un trabajo anterior en “Science”. Contaron con el apoyo económico y de recursos humanos del CONICET y del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva y la colaboración internacional de colegas de la Universidad de Copenhague, en Dinamarca; de las universidades de Berkeley y de Stanford, en Estados Unidos; de la Universidad de Leeds, en el Reino Unido; y de la Universidad Federal de Río Grande del Sur, en Brasil.  

El aspecto negativo de esta práctica radica en que “podría llegar a desarrollarse un tipo de competencia en escenarios signados por una alta densidad de plantas, pero eso es algo que habría que probar en campo, en condiciones reales”, dice Estévez, quien trabajó más de cinco años en el IFIBYME, Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias, que depende de la Facultad de Ciencias Exactas y naturales de la UBA y del CONICET. 

Es importante la colaboración del Instituto de Agrobiotecnología, a cargo de Raquel Chan, para lograr trasladar los transgénicos de laboratorio al invernáculo, ya que sin ese paso es imposible examinar qué ocurre. 

De esta manera se intenta que la ciencia básica pueda tener alguna aplicación a largo plazo. 

CyTA-INSTITUTO LELOIR- junio 2015