Hormonas y supervivencia de vegetales en ambientes extremos

¿Qué hormonas vegetales son decisivas para responder a las condiciones de sequía? ¿Cómo ajustan los vegetales las respuestas hormonales ante los cambios ambientales? Un nuevo estudio redefine y clasifica las funciones de los diez grupos de hormonas vegetales identificadas hasta ahora, unas moléculas con funciones vitales en los vegetales y con diversas aplicaciones agrícolas relacionadas con los herbicidas, los productos bioestimulantes y el rendimiento de las cosechas de frutas y verduras, entre otras.

El estudio destaca también cuáles son los grupos de fitohormonas esenciales para responder a los cambios en las condiciones medioambientales (estrés hídrico, inundaciones, etc.) y facilitar la supervivencia de los vegetales en ambientes cada vez más extremos.

El autor de este estudio es Sergi Munné Bosch, profesor de la Facultad de Biología y del Instituto de Investigación de la Biodiversidad (IRBio) de la Universidad de Barcelona y jefe del Grupo de Investigación Consolidado de Antioxidantes en Agrobiotecnología.

Hoy en día hay pocos trabajos científicos de revisión y sistematización de datos sobre las fitohormonas y sus mecanismos de acción. Las hormonas vegetales son moléculas orgánicas presentes en concentraciones muy bajas. Tienen un receptor hormonal identificado —como mínimo— al que se unen para iniciar la señalización y la acción hormonal específica, y son transportadas a largas distancias por el tejido vascular (xilema o floema).

El nuevo estudio revisa la clasificación y funciones de los grupos de hormonas vegetales conocidas, unas moléculas determinantes en la vida de los vegetales y con diversas aplicaciones en la agricultura y la agrobiotecnología. (Foto: Sergi Munné-Bosch / Universitat de Barcelona. CC BY)​​​​​​​

El nuevo estudio examina las características y funciones más destacadas de los diez grupos hormonales considerados hasta ahora en vegetales: auxinas, giberelinas, citoquininas, ácido abscísico (ABA), etileno, salicilatos, jasmonatos, brasinoesteroides, hormonas peptídicas y estrigolactonas.

«Desde el descubrimiento de las auxinas como factores de división celular en 1927 por Fritz W. Went, los grandes avances científicos sobre fitohormonas han revolucionado la biología vegetal y las técnicas agrícolas», detalla Munné Bosch.

A pesar de la importancia de la jerarquía hormonal en las plantas, se han hecho pocos avances experimentales en este ámbito. Las auxinas, las citoquininas y las giberelinas son las más decisivas para el crecimiento y el desarrollo vegetal, e integran el nivel 1 de regulación de acuerdo con la jerarquía hormonal que propone el autor del estudio.

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En un segundo nivel, el ABA, el etileno, los salicilatos y los jasmonatos ayudan a modular las respuestas más adecuadas del vegetal a medida que las plantas crecen en condiciones ambientales en constante cambio. Además, son determinantes en su respuesta al estrés.

«En el caso del estrés hídrico, destacan sobre todo el etileno y el ABA, que es responsable del cierre de estomas (pequeños poros de la hoja que facilitan el intercambio de gases) y otras respuestas para hacer frente al déficit hídrico y evitar, así, la desecación. Algunas plantas son realmente muy eficientes en el uso del agua y lo son, entre otras cosas, en la regulación por el ABA», apunta Munné Bosch.

Los brasinoesteroides, las hormonas peptídicas y las estrigolactonas conforman un tercer nivel de hormonas que confieren a los vegetales más flexibilidad y capacidad para dar una respuesta óptima ante un amplio espectro de situaciones.

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También hay una lista de espera de moléculas candidatas a ser fitohormonas que todavía no se ajustan a todos los requisitos. «La melatonina y el ácido gamma-aminobutírico (GABA) son dos buenos ejemplos. La melatonina cumple los requisitos, pero la identificación del receptor todavía está en una fase inicial (solo se ha descrito el receptor PMTR1 en la especie Arabidopsis thaliana). Sin embargo, es posible que en un futuro próximo haya consenso científico para validarla como fitohormona».

«En el caso del GABA, no se ha identificado todavía ningún receptor en vegetales. Actúa modulando canales y, pese a ser un conocido neurotransmisor y una hormona animal, curiosamente no lo es en plantas», señala el experto.

A lo largo de la historia evolutiva de las plantas, los sistemas hormonales surgieron en distintas etapas. Ahora bien, ocho de los diez grupos hormonales estaban ya presentes antes de la aparición de las plantas vasculares. «Las citoquininas, algunas hormonas peptídicas y el etileno ya estaban presentes en las algas. Y en los briofitos como los musgos ya aparecieron las auxinas, el ABA, los salicilatos, los jasmonatos y las estrigolactonas», indica Munné Bosch.

Así, la coordinación funcional entre las hormonas ancestrales y las más recientes refleja las estrategias adaptativas de los vegetales frente a las presiones ecológicas del medio natural.

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En el futuro habrá que ampliar los conocimientos sobre los grupos hormonales en plantas por su interés científico no solo en la biología básica, sino por su aplicación en la agricultura y la agrobiotecnología.

«Será importante estudiar las fitohormonas todavía poco conocidas, como las estrigolactonas, los brasinoesteroides y las hormonas peptídicas. También es necesario investigar más la interacción hormonal, un ámbito todavía poco explorado, y las moléculas que aún no están categorizadas como hormonas en el reino vegetal, como la melatonina y el GABA», concluye Sergi Munné Bosch.

El estudio se titula “Phytohormones revisited: what makes a compound a hormone in plants”. Y se ha publicado en la revista académica Trends in Plant Science. (Fuente: Universitat de Barcelona)