control remoto para plantas

Las plantas tienen poros microscópicamente pequeños en la superficie de sus hojas llamados estomas. Estas plantas ayudan a regular el flujo de dióxido de carbono para la fotosíntesis. También evita la pérdida de demasiada agua y la decoloración durante la deshidratación.

Los poros de los estomas están rodeados de células protectoras. Si la presión interna de estas células disminuye, se relajan y cierran los poros. Si la presión aumenta, las células se separan y los poros se expanden.

Por tanto, los movimientos de la boca están regulados por las células de guarda. Las vías de señalización en estas células son demasiado complejas para que los humanos interfieran directamente con ellas. Sin embargo, los investigadores de Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg en Baviera, Alemania, han encontrado una forma de controlar los movimientos de los estomas de forma remota, utilizando pulsos de luz.

Utiliza una proteína fotosensible de las algas.

Los investigadores lograron hacer esto insertando un interruptor fotosensible en las células protectoras de las plantas de tabaco. Esta tecnología fue adoptada de la optogenética. Se ha explotado con éxito en células animales, pero su uso en células vegetales está todavía en su infancia.

El equipo dirigido por el biofísico y experto en células de guardia de la JMU, el profesor Rainer Heydrich, describe su enfoque en la revista. progreso de la ciencia. Los investigadores de la JMU, Shouguang Huang (primer autor), Kai Konrad y Rob Roelfsema, estuvieron muy involucrados.

El grupo utilizó una proteína fotosensible de Guillardia theta como fotointerruptor, es decir, el canal aniónico canal-rodopsina ACR1. En respuesta a los pulsos de luz, el interruptor asegura que el cloruro fluya hacia afuera de las celdas de protección y le siga el potasio. Las células protectoras pierden presión interna, se aflojan y cierran los poros en 15 minutos. «El pulso de luz es como un control remoto para el movimiento de los estomas», dice Hedrich.

Confirmación de la hipótesis del canal aniónico

«Al exponer ACR1 a la luz, hemos conectado la cascada de señalización de la célula, probando así la hipótesis de que la apertura de los canales de aniones es necesaria y suficiente para el cierre de los estomas», dice Hedrich. La exposición a la luz inhibió la transpiración de las plantas casi por completo.

Con este conocimiento, ahora es posible cultivar plantas con un mayor número de canales aniónicos en las células protectoras. Las plantas equipadas de esta manera deben cerrar sus estomas más rápidamente en respuesta a las olas de calor que se acercan y, por lo tanto, podrán manejar mejor los períodos de sequía.

«Los canales de aniones de la planta se activan durante el estrés; este proceso depende del calcio. En el proyecto de seguimiento optogenético, queremos utilizar canalrodopsina conductora de calcio para permitir que el calcio fluya hacia la célula de las células de guarda a través de la exposición a la luz y comprender el mecanismo de activación del canal aniónico en detalle ”, dice Heydrich.

La investigación científica básica también puede beneficiarse de los hallazgos de Würzburg: «Nuestro nuevo instrumento optogenético tiene un enorme potencial para la investigación», dice el profesor de JMU. «Utilizándolo, podemos obtener nuevos conocimientos sobre cómo las plantas regulan su ingesta de agua y cómo se asocian la fijación de dióxido de carbono y los movimientos de la boca».