Descubrir cómo funcionan y se desarrollan los mecanismos de tolerancia al estrés ambiental en las plantas, además de crear plantas que puedan sobrevivir a esa situación adversa, es la tarea de un equipo de investigadores de la Facultad de Bioquímica y Farmacia. “Nuestro interés está en producir plantas que sean resistentes a condiciones ambientales desfavorables y que puedan ser cultivadas en regiones que en la actualidad no son aptas para la agricultura o tienen rendimientos muy bajos”, señaló a InfoUniversidades Néstor Carrillo, docente y director del proyecto.

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Los especialistas analizan las respuestas que las plantas tienen desde el punto de vista bioquímico. “Las plantas reconocen la situación en la que se encuentran; pueden detectar diferentes condiciones, como la presencia de otras plantas, luchar por luz, distinguir la época del año en la que están, todo ello por reacciones químicas”, indicó el investigador.

Pero a veces sucede que la planta no logra sobreponerse a un determinado estímulo ambiental y surge el estrés. Carrillo explicó este concepto: “Hay estrés cada vez que la capacidad de respuesta de la planta es superada por la condición ambiental adversa. Por ejemplo, ante la sequía, la planta desarrolla mecanismos para optimizar la captación de agua; cuando éstos son superados, empieza a sufrir estrés”. La respuesta que la planta tiene es muy compleja, “comienza con la percepción, es decir, la planta sensa que las cosas no están bien, que no hay suficiente agua, que la temperatura es baja, y esto desencadena una serie de decisiones bioquímicas hasta la respuesta final, que puede ser, por ejemplo, mejorar las bombas de captación de agua en caso de sequía”.

Mecanismos milenarios

Las estrategias del equipo de investigadores se basan en fortalecer las respuestas internas de las plantas, es por esto que optaron por una alternativa diferente, nunca antes explorada. Retrocedieron en la evolución para estudiar la respuesta a condiciones ambientales adversas en los organismos a partir de los cuales las plantas se originaron hace cientos de millones de años, e identificaron los mecanismos de tolerancia de los antepasados de las plantas actuales.

“Las plantas derivan de las algas, microorganismos fotosintéticos que, aunque en general son acuáticos, se enfrentan a muchos de estos mismos desafíos ambientales. Lo que hicimos fue empezar por estudiar cómo era la respuesta a condiciones ambientales adversas en estos microorganismos, y descubrimos que tienen respuestas más simples que sus descendientes. Ante una situación de estrés, aquellos componentes de la célula que se destruyen son reemplazados por otros resistentes. Es decir que tienen un mecanismo de sustitución gen por gen. Esto ha desaparecido en las plantas y nosotros los introducimos nuevamente y comprobamos que siguen siendo funcionales”, expresó Carrillo.

Herencia resistente

El trabajo requirió recursos de ingeniería genética, ya que se transformaron plantas, es decir, “introducir el gen de cualquier microorganismo, de animal, de bacterias, e incorporarlo en el genoma -conjunto de genes de un organismo dado-, de manera tal que pase a ser como un gen de la planta”, resumió el investigador.

Para realizar el estudio se utilizaron plantas modelo como tomate, tabaco y papa ya que no presentan dificultad para trabajar desde el punto de vista técnico, como sí lo hacen los cereales, que son difíciles de transformar y requieren tecnología más compleja.

“El procedimiento consiste en introducir el gen de interés en una bacteria que interactúa de forma natural con la planta. Luego, se toma un pedacito de hoja, tallo, raíz, u otra parte de la planta, se incuba con la bacteria, que hace el trabajo de introducir el gen de interés en la célula vegetal, junto con un gen que confiere resistencia a un antibiótico y que actúa para la selección. Las células que sobreviven al antibiótico son las que han sido transformadas. Y se empiezan a dividir a partir de esto. Cuando se dividen, transmiten a su progenie tanto el gen como la resistencia al antibiótico. Al final, uno termina con una cantidad de células, lo que se llama un callo, un tumor, las cuales llevan lo que se denomina el transgen, que es el gen que viene de otro organismo”, detalló acerca de la metodología que utilizan.

“En ese punto, prosiguió, cuando el callo creció lo suficiente, se le agregan hormonas, que hacen que, a partir de esas pocas células originales transformadas, se empiecen a producir los órganos, es decir, las hojas, las raíces, las flores, y a partir de eso, se obtiene una planta completa que se denomina clonal, todas sus células parten de una única célula original que es la célula transformada y todas van a llevar una copia de ese gen que se ha introducido. La planta resultante es una planta transformada o transgénica”.

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Este trabajo se desarrolla en el laboratorio desde hace unos diez años. Si bien el estrés en las plantas es un problema social, las cosechas tienen su mayor enemigo en la situación ambiental. “Los cálculos para los diez cultivos principales a escala planetaria indican que hasta el 80% del rendimiento máximo de la cosecha se pierde por un conjunto de situaciones ambientales”, concluyó Carrillo.