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Solving the tangled ontogenesis of the stem for sustainable crops

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La altura y forma de las plantas, ¿son genéticas?

La forma y la altura de una planta pueden influir considerablemente en el rendimiento del cultivo. Pero estas características, ¿pueden regularse manipulando los genes de una planta? Dos investigadores están intentando averiguarlo.

Alimentos y recursos naturales

La altura de una planta influye considerablemente en el rendimiento del cultivo. Por ejemplo, como las plantas de cultivo altas son más vulnerables al viento y la lluvia, tienen más probabilidades de caer y así disminuir el rendimiento de la cosecha. Para mitigar este riesgo, unos científicos han creado plantas de cultivo más bajas modificando un grupo de genes denominados «DELLA». Estas mutaciones no solo han mejorado el rendimiento, sino que también han tenido efectos secundarios indeseados, como una mayor sensibilidad a las condiciones secas durante la germinación de las semillas. «Necesitamos comprender más detalladamente los genes que controlan la altura que alcanza una planta», afirma Rafael García Tavares, beneficiario de una beca Marie Skłodowska-Curie en el Centro John Innes, un centro internacional de excelencia en botánica, genética y microbiología. «Esos conocimientos nos permitirían crear métodos más precisos y novedosos de mejorar la forma de las plantas de cultivo», añade Robert Sablowski, que lidera el Departamento de Biología Celular y del Desarrollo en el Centro John Innes. A través del proyecto financiado con fondos europeos SOS-CROPS, Tavares y Sablowski están trabajando en el desarrollo de esos conocimientos. El proyecto se centró en el gen «ATH1», que regula el alargamiento del tallo en el modelo vegetal «Arabidopsis thaliana», una pequeña planta floreciente conocida también como oruga o, simplemente «arabidopsis». «Ya sabíamos que, al cambiar cuándo y dónde se expresa este gen, podíamos inhibir el crecimiento del tallo», explica Tavares. «Este proyecto se propuso comprender cómo funciona el gen «ATH1» y valorar si los cambios en su región reguladora podrían permitir modificar la altura de la planta».

Ajuste localizado del crecimiento de la planta

Los investigadores inicialmente querían reducir la altura de las plantas modificando la región reguladora del «ATH1». En teoría, esto aumentaría su expresión durante el desarrollo del tallo y permitiría obtener una planta más corta con pocos efectos secundarios. Pero, como suele ocurrir en la investigación científica, las cosas no salieron según lo previsto. «La idea no funcionó», señala Tavares. «Esto nos sugirió que regular el “ATH1” resulta más complejo de lo que indicaban nuestras hipótesis iniciales». Sin embargo, no estaba todo perdido. El equipo volvió al laboratorio para estudiar las funciones del «ATH1». Según Sablowski, este trabajo de laboratorio les permitió obtener valiosos datos sobre cómo el «ATH1» cambia la forma de una planta mediante variaciones localizadas en su respuesta a las señales medioambientales. «Los órganos de las plantas se alargan en respuesta a las señales hormonales y la luz, y el “ATH1” actúa de forma local para inhibir esa respuesta», explica. «Descubrimos asimismo que los genes “ATH1” y “DELLA” convergen para inhibir el crecimiento del tallo», añade Tavares. «La acción combinada de ambos genes es lo que provoca que la “arabidopsis” tenga su característica forma de roseta, con las hojas situadas muy cerca del suelo, en lugar de la forma alargada habitual en muchos de sus parientes del género “Brassica”». Basándose en este hallazgo, Tavares y Sablowski ahora están estudiando cómo la variación del «ATH1» puede haber contribuido a la variedad de formas de plantas de las «Brassica», que incluyen a las coles, la coliflor y la colza.

El desarrollo de una carrera científica

El proyecto no solo mejoró nuestra comprensión de cómo afectan los genes al crecimiento de las plantas, sino que también impulsó la carrera de Tavares. «Las Acciones Marie Skłodowska-Curie han mejorado enormemente mis perspectivas de futuro, puesto que me permitieron obtener importantes habilidades profesionales y experiencia que serán extremadamente útiles a la hora de encontrar un puesto de investigador independiente», señala. Tavares comenta que tiene previsto proseguir su investigación sobre el desarrollo de las plantas y la arquitectura de los tallos. «Mi objetivo último es impulsar la botánica y la tecnología botánica para avanzar hacia una agricultura más sostenible», concluye.

Palabras clave

SOS-CROPS, planta, rendimiento de los cultivos, cultivos, genes, «DELLA», botánica, genética, gen «ATH1»

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