Las proteínas de polaridad dan forma a poros de «respiración» eficientes en los pastos

Los pastos tienen «poros respiratorios» (llamados estomas) que se abren y cierran para regular la absorción de dióxido de carbono para la fotosíntesis por un lado y la pérdida de agua a través de la transpiración por el otro. A diferencia de muchas otras plantas, los estomas en los pastos forman «células auxiliares» laterales. Gracias a estas células, los estomas de las gramíneas pueden abrirse y cerrarse más rápidamente, lo que optimiza el intercambio de gases planta-atmósfera y, por lo tanto, ahorra agua.

Para el estudio actual, el Prof. Dr. Michael Raissig, la Dra. Heike Lindner y la coautora Roxane Spiegelhalder del Instituto de Ciencias de las Plantas (IPS) de la Universidad de Berna investigaron el desarrollo de células auxiliares en la hierba Brachypodium distachyon. Descubrieron dos proteínas que se acumulan en lados opuestos de una célula, actuando como una «brújula» para garantizar el correcto desarrollo de las células auxiliares en las gramíneas. Los resultados de la investigación fueron publicados en la revista eLife.

Una brújula celular para el desarrollo de células auxiliares

Las células auxiliares se forman por división celular desigual y asimétrica. En este proceso, una célula se divide en una célula pequeña, la célula auxiliar y una célula vecina más grande. Para que esta división ocurra en la proporción y orientación correctas, la celda necesita puntos de referencia. Estos puntos de referencia actúan como puntos de orientación y están dados por las llamadas proteínas de polaridad, que se acumulan en lados opuestos de la célula y, por lo tanto, pueden definir, por ejemplo, izquierda y derecha o arriba y abajo.

En este estudio, los investigadores de Bern descubrieron dos proteínas de polaridad que se acumulan en dos lados opuestos. «En cierto sentido, las dos proteínas actúan como una brújula celular y controlan la orientación de la división celular y el desarrollo de células auxiliares. Descubrimos que las células auxiliares no se forman correctamente cuando falta una de estas proteínas. Esto influye negativamente en la eficiencia y intercambio gaseoso de la hierba que ahorra agua», explica el líder del proyecto, Michael Raissig.

Los poros respiratorios de las plantas y el cambio climático

«Siempre me ha fascinado que la falta de una brújula de celda en un solo tipo de celda pueda afectar la dinámica de intercambio de gases y la eficiencia de toda la planta», dice Michael Raissig. Él dice que esto es particularmente relevante a la luz del cambio climático, que provoca un período de sequía más largo y un calor excesivo.

Los pastos juegan un papel central en la seguridad alimentaria humana; cereales como el maíz, el arroz y el trigo son pastos y juntos proporcionan más de la mitad de las calorías consumidas por los seres humanos. «Por lo tanto, es de suma importancia comprender cómo las plantas ‘respiran’ y cómo y por qué los pastos forman poros de ‘respiración’ más eficientes», agrega Raissig.

Si bien este estudio se enfoca principalmente en la biología del desarrollo, estos hallazgos podrían ser relevantes para mejorar los cultivos agrícolas. «Los estomas son los guardianes celulares entre la hoja y el medio ambiente y son los primeros en responder a los cambios en el clima», dice Ph.D. estudiante y coautora Roxane Spiegelhalder.

Por lo tanto, dice, es imperativo comprender cómo y por qué los pastos forman los «guardianes» más eficientes para «respirar» de una manera más eficiente en el uso del agua. Sin embargo, cómo y si estos hallazgos pueden transferirse a otros cultivos requiere más investigación, concluye Spiegelhalder.