Descubren redes genéticas que permiten mejorar plantas y cultivos

Javier Palatnik, jefe del laboratorio de Biología del ARN, Carla Schommer y Ramiro Rodriguez, autores del trabajo. Javier Palatnik, jefe del laboratorio de Biología del ARN, Carla Schommer y Ramiro Rodriguez, autores del trabajo.

Investigadores del IBR encontraron una conexión directa entre los reguladores de desarrollo en la planta modelo Arabidopsis thaliana, y la maquinaria del ciclo celular. Un vínculo que afecta la forma de la hoja y su tamaño.

Aumentar el rendimiento del campo, producir plantas más grandes y con mayor tolerancia a estreses ambientales, son objetivos del grupo de investigación que integra Carla Schommer, investigadora del CONICET en el Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario (CONICET-IBR). Para ello estudian el funcionamiento de los microARNs: pequeñas porciones de información genética que intervienen en las etapas de síntesis de proteínas y determinan cuáles son los genes que se expresarán en las células.

Los microARNs regulan muchos procesos biológicos de las plantas, como el momento en el que florecen, el tamaño y la forma de los órganos (hojas, tallos, semillas) y participan además en la respuesta a situaciones de déficit de nutrientes. La manipulación de estos sistemas de regulación de la expresión génica permite obtener plantas de diseño para mejorar el rendimiento de los cultivos.

Por medio de técnicas de biología molecular y genética, los investigadores analizaron la participación del gen TCP4 en el control de la proliferación celular. Descubrieron que un pequeño aumento en la actividad de TCP4 tiene un impacto inmediato en el número de células de las hojas reduciendo el tamaño de este órgano. Las plantas con niveles altos de TCP4 tienen una fuerte reducción en la expresión de genes de la maquinaria básica del ciclo celular.

En el reciente trabajo publicado en la revista Molecular Plant, descubrieron que el gen TCP4 controla directamente la maquinaria del ciclo celular, regulando la expresión de ICK1, un gen implicado en la progresión de ciclo celular. “Se sabía que el gen TCP4 reprime la división celular pero desconocíamos cuál era la conexión entre este gen y la maquinaria básica del ciclo celular”, comenta Schommer, y agrega, “nuestros resultados muestran que TCP4 puede además activar otras vías que reprimen la proliferación celular”.

Además, destaca la investigadora, “es importante la conexión entre los microARN y los genes de transcripción genética, para el desarrollo de la planta”. Si bien, numerosos estudios explican el funcionamiento de las hojas a nivel genético y celular en forma separada, este estudio pone el foco en la intersección de estos caminos.

Schommer, explica que el funcionamiento de los microARN es esencial, en organismos multicelulares, y expone que la investigación apunta a “estudiar como estas moléculas controlan la división celular”.

Este conocimiento les permitirá a los investigadores diseñar estrategias para manipular a voluntad este proceso y así generar plantas más grandes, que produzcan más semillas o que sean más tolerantes a la sequía.

El hallazgo favorecerá el desarrollo de herramientas de uso práctico que puedan ser aplicadas a especies de importancia agronómica como también al desarrollo de biocombustibles. “Si uno parte de mayor cantidad de masa de planta, entonces obtiene un mayor rendimiento”, concluye Schommer.

Por Jimena Zoni