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Cell biology of rice aquaporins

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La regulación del transporte de agua en las raíces del arroz

Un grupo de botánicos ha estudiado el mecanismo por el que las raíces de las plantas son capaces de adaptarse a factores estresantes no biológicos como la salinidad y la sequía.

Cambio climático y medio ambiente

Se prevé que, en un plazo de veinte años, casi la mitad del planeta se enfrente a un grave estrés hídrico. Es por tanto necesario aplicar tecnologías de botánica para proteger este vital recurso mejorando la eficiencia de aprovechamiento del agua en los cultivos. El arroz es un cultivo alimentario importante en todo el mundo y, sin embargo, apenas se dispone de datos sobre el funcionamiento de las acuaporinas y la regulación del agua a nivel celular en esta planta. Los socios del proyecto financiado por la Unión Europea «Cell biology and rice aquaporins» (ORYZAQUA) pretendían colmar estas lagunas de conocimiento estudiando a fondo diferentes cultivares de arroz y la exposición a condiciones cambiantes. Las acuaporinas son unas proteínas presentes en la membrana plasmática de las células vegetales que actúan como canales de agua y son fundamentales para la regulación hídrica. La conductividad hidráulica, la permeabilidad al agua y la regulación del potencial osmótico son algunos de los factores claves implicados en la regulación del agua en las plantas. Los investigadores de ORYZAQUA estudiaron una serie de acuaporinas del arroz, la estructura radicular y los mecanismos hidráulicos y las sometieron a condiciones de estrés salino y de sequía. Seguidamente se aplicaron condiciones sin estrés y se compararon los resultados. Además, los investigadores clonaron satisfactoriamente secuencias de acuaporinas del arroz y las marcaron con proteína fluorescente. Sigue en curso la transformación de otras isoformas y cultivares del arroz. Los investigadores han conseguido clonar la secuencia de acuaporina marcada con fluorescencia OsRabr para poder expresar marcadores endomembranales etiquetados con proteína de fluorescencia del rojo cerezo (ChFP). Otras secuencias de acuaporinas que se intentó expresar son OsGAP1 y OsNST1. En otro apartado del proyecto se realizaron estudios para evaluar la localización subcelular de las acuaporinas y su cometido en situaciones de tensión y estrés en las plantas de arroz. El estudio de ORYZAQUA sacó a relucir, por primera vez, el fuerte efecto inhibitorio de la salinidad sobre el transporte hídrico radicular en las plantas del arroz jóvenes. Mostró un mecanismo fisiológico que permite responder a las dificultades planteadas por el entorno en un plazo de una hora. Tratándose de un efecto inhibitorio tan rápido, indica que la regulación de la actividad de la acuaporina supone un factor importante en la respuesta de toda la planta a la salinidad. En definitiva, este proyecto ayudará a explicar interacciones complejas entre, por un lado, las vías moleculares de señalización en respuesta a estrés abiótico y, por otro lado, las vías que controlan las respuestas de células y órganos. También contribuirá a mejorar la producción agrícola gracias a promover la adaptación al cambio climático y a desarrollar la agricultura en tierras marginales.

Palabras clave

Transporte de agua, raíces de plantas, botánica, biología celular, acuaporinas del arroz

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