La investigación de la muerte celular de las plantas podría ser beneficiosa para el desarrollo de los cultivos
La muerte celular programada (MCP) es un proceso básico del desarrollo y la salud de todos los organismos pluricelulares. En los animales, la MCP equilibra el número de células de los órganos, ayuda a eliminar tejidos que ya no son necesarios y elimina células infectadas o cancerosas. «Como los defectos en la regulación de la MCP pueden generar enfermedades humanas graves, los mecanismos de MCP en animales se han estudiado a fondo, en comparación con los de las plantas», explica Moritz Nowack, coordinador del proyecto PROCELLDEATH y profesor en el Departamento de Biología de Sistemas Vegetales del VIB de la Universidad de Gante (Bélgica). «Sin embargo, las plantas también han creado formas de MCP que son esenciales para su desarrollo y su respuesta inmunitaria. No es exagerado decir que las plantas, tal como las conocemos, no podrían existir sin la muerte celular programada». A pesar de su importancia como principio de desarrollo fundamental, aún se sabe muy poco sobre la MCP en plantas. «La MCP es un proceso muy rápido que suele dejar pocos rastros», señala Nowack. «La existencia y la regulación activa de muchos tipos de MCP relacionados con el desarrollo se han descubierto hace muy poco tiempo. Como consecuencia, la investigación de la MCP en plantas sigue siendo una frontera científica poco explorada».
La raíz de la cuestión
El proyecto PROCELLDEATH se puso en marcha en 2015 para comprender mejor el papel que desempeña la MCP en el desarrollo vegetal. Nowack cree que esto podría ayudar a los científicos a elaborar nuevas estrategias que consigan mejorar la resiliencia de las especies vegetales de cultivo ante tensiones ambientales. Esto es especialmente importante en relación con el cambio climático. «Antes de este proyecto, descubrimos un proceso de muerte celular en la pilorriza de la planta modelo “Arabidopsis thaliana”», añade Nowack. «Situada en la periferia de la punta radicular en crecimiento, la muerte celular de la pilorriza sirve para desechar las células viejas de esta». Nowack deseaba avanzar en este trabajo buscando las señales y los mecanismos celulares que controlan la ejecución de la MCP en el momento preciso. Para lograrlo, se aplicó una combinación de métodos vanguardistas, como la genética vegetal, la imagenología de células vivas y la edición del genoma. Gracias a estas técnicas, Nowack y su equipo consiguieron identificar genes objetivo específicos asociados a la MCP que están regulados por factores de transcripción clave. Estos factores pueden activar programas de MCP, no solo en la pilorriza, sino básicamente en cualquier célula vegetal. «También desarrollamos CRISPR-TSKO, un método para mutar estos genes objetivo de forma tal que no interfiriesen con el desarrollo general de la raíz o la planta», comenta.
Soluciones sostenibles
PROCELLDEATH podría abrir las puertas a nuevas aplicaciones agrícolas. «Hemos colaborado con una empresa importante de semillas con sede en los EE. UU. para investigar la posibilidad de retrasar la MCP durante la reproducción vegetal», señala Nowack. «Esto podría contribuir a estabilizar la cosecha de semilla». Con todo, convertir los resultados en aplicaciones agrícolas no es tarea sencilla debido a las restricciones legales impuestas a la mejora específica de especies vegetales de cultivo. No obstante, una estrategia de evaluación del riesgo podría permitir que los resultados contribuyesen de forma más directa a las prácticas agrícolas. «Me gustaría que nuestro trabajo contribuyese al desarrollo de nuevas variedades de especies vegetales de cultivo», afirma. «Esto podría ayudar a garantizar la seguridad alimentaria y a proteger mejor el medio ambiente empleando recursos naturales de forma sostenible». En cualquier caso, el trabajo ha dado un gran impulso a la investigación europea. «Ahora estamos en la mejor posición para abordar el aspecto más difícil de la investigación de la muerte celular: identificar los mecanismos reales usados para acabar de manera activa con la función celular de forma controlada durante la MCP de la planta», añade Nowack. «Estos resultados también servirán para valorar más la MCP como un mecanismo fundamental del desarrollo vegetal y para atraer a más botánicos para que estudien este proceso fascinante».
Palabras clave
PROCELLDEATH, plantas, células, especies vegetales de cultivo, pluricelular, canceroso, MCP, biólogos, CRISPR-TSKO
