Descubren un mecanismo molecular que permite a las plantas sobrevivir al estrés ambiental

Se ha conseguido identificar un mecanismo molecular que las plantas utilizan para sobrevivir en condiciones de estrés continuo. La investigación en la cual se ha descubierto esto se centra en proteínas de tráfico ubicadas en nanodominios específicos conocidos como sitios de contacto: diminutas regiones dentro de una célula vegetal donde la membrana externa (membrana plasmática) se aproxima al sistema membranoso interno conocido como "retículo endoplasmático". Estas proteínas actúan como puentes entre ambas membranas, sirviendo como autopistas para la transferencia de moléculas de señalización que la planta utiliza para adaptar su fisiología a condiciones ambientales desfavorables.

El hallazgo es obra de un equipo internacional en el que interviene personal investigador del Instituto de Hortofruticultura Subtropical y Mediterránea “La Mayora” (IHSM), centro mixto de la Universidad de Málaga y del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), en España.

En la naturaleza, las plantas prosperan bajo condiciones subóptimas, afrontando múltiples desafíos ambientales como variaciones de temperatura entre el día y la noche, escasez de agua, heterogeneidad del suelo, patógenos microbianos, herbívoros, etcétera. En el contexto del cambio climático, donde las condiciones ambientales se vuelven cada vez más impredecibles y extremas, identificar los mecanismos de resistencia que las plantas poseen de manera natural puede ayudar a desarrollar cultivos que puedan sobrevivir y prosperar. Esto garantiza la seguridad alimentaria, protege los ecosistemas y respalda una agricultura sostenible en un mundo que cambia rápidamente.

Ante el estrés ambiental, las plantas activan una miríada de respuestas para adaptarse a estas nuevas condiciones, como la producción de pequeñas moléculas de señalización de naturaleza lipídica en la membrana plasmática que rodea las células. Mediante el uso de genética, técnicas moleculares, microscopía avanzada y análisis de lípidos presentes en diferentes ubicaciones de las células vegetales bajo distintas circunstancias, este estudio revela cómo estas pequeñas moléculas lipídicas son transportadas al retículo endoplasmático. Es en esta red de membranas donde, tras varias reacciones químicas que transforman su estructura, son transportadas de vuelta a la membrana plasmática. Además, la investigación muestra cómo este sistema de tráfico permite la adaptación de las plantas a condiciones desfavorables.

“Estas moléculas son imprescindibles para que la planta se capaz de adaptarse a condiciones climáticas adversas, como cerrando estomas para evitar la pérdida de agua o permitir que la raíz siga creciendo para encontrar agua a mayor profundidad. El problema es que si las condiciones son desfavorables estas moléculas se acaban. Este reciclado permite que esto no pase”, explica Miguel A. Botella, investigador del IHSM que dirige el estudio.

Imagen de microscopía confocal con la proteína Sinaptotagmina 1 unida a la proteína fluorescente GFP. (Foto: IHSM La Mayora)

La investigación se ha desarrollado con la colaboración de los investigadores Selene García Hernández (primera firmante), Vitor Amorim-Silva, José Moya-Cuevas, Jessica Pérez-Sancho y Noemí Ruiz-López del IHSM; los doctores Rafael Catalá y Julio Salinas del Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas (CIB, dependiente del CSIC); los doctores Vedrana Marković e Yvon Jaillais del Escuela Normal Superior de Lyon (ENS Lyon) de Francia; y los doctores Richard Haslam, Louise Michaelson y Johnathan Napier, del centro Rothamsted Research, en el Reino Unido.

“Nuestro trabajo permite comprender cómo estos pequeños nanodominios entre dos membranas diferentes funcionan como autopistas que permiten a la planta reponer la membrana plasmática con moléculas de señalización”, concluye Botella.

El estudio se titula “Concerted Transport and Phosphorylation of Diacylglycerol at ER-PM Contacts Sites Regulates Phospholipid Dynamics During Stress”. Y se ha publicado en la revista académica Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). (Fuente: IHSM La Mayora / CSIC)