domingo, 18 de diciembre de 2016

Precursores de Trehalosa: Revolucionaria forma de mejorar la producción del trigo y su resistencia a sequía.

El incremento de la población mundial, el cambio climático y la reducción de tierras cultivables hace que tengamos que buscar soluciones para incrementar la producción de los cultivos sin dañar el medio ambiente. A grandes rasgos existen dos grandes grupos de soluciones para mejorar la producción de cultivos:
  • Aplicación de productos externamente, mediante la aplicación de fertilizantes, pesticidas, estimulantes (ya sean químicos o biológicos).
  • Mejora genética de los cultivos, mediante mejora tradicional o mediante modificación genética (como a través de la mejora de la fotosíntesis, como comenté en un artículo anterior del blog,  o a través de cultivos resistentes a insectos, como también comenté en este otro artículo)).

Se acaba de publicar en la prestigiosa revista Nature un descubrimiento que puede revolucionar el mundo de los fertilizantes. La Trehalosa-6-fosfato (a partir de ahora en el artículo lo llamaré por su abreviatura T6P) es un azúcar central en el metabolismo de las plantas, regula el uso y localización de la sacarosa (azúcar principal de las plantas) con una influencia vital en su crecimiento y desarrollo. Un grupo de científicos de Reino Unido e India han descubierto que aplicando sustancias que modifiquen el metabolismo de la Trehalosa pueden  mejorar el rendimiento del trigo, mejorando además su resistencia al estrés, como las sequías.

¿Cómo lo han hecho?
Como he comentado anteriormente, la T6P es un azúcar fundamental en el metabolismo del azúcar de la planta, a grandes rasgos: cuanto más T6P tenga la planta, más crecerá ésta y más azúcares producirá. Sabiendo esto te preguntarás: ¿Por qué os complicáis la vida? Simplemente produce esta sustancia y se la echas a la planta... ¡pues no! Eso no vale, porque la T6P es una molécula hidrófila,  y las moléculas hidrófilas y cargadas no pueden entrar tan fácilmente dentro de la planta, a menos que se transporten por la planta de forma activa (es decir, con canales en los cuales la planta gasta mucha energía).
Este grupo de científicos han utilizado otra estrategia, han diseñado "precursores" de esta molécula, es decir, moléculas que con pequeñas modificaciones producen la T6P. Y estos precursores, tan "sencillos" como los de la imagen inferior, tienen "enmascarados" sus enlaces cargados, son menos hidrofílicos, y son capaces de formar T6P si se le aplica luz. Es decir, la estrategia es: aplicar a la planta estos precursores (echándolos en el riego o por spray), la planta los absorbe, y una vez dentro de la planta, mediante la luz se incrementa la producción de T6P, y esta provoca el incremento de azúcares y, por tanto, de la producción.
Para esto hicieron los siguientes pasos (os lo explico muuuuuy simplificado). Para más información, podéis ir al artículo original, del cual provienen algunas de las imágenes del post).

1.Diseñaron y sintetizaron precursores de la T6P, de forma que fueran hidrofóbicos, pudieran entrar en la planta y produjeran T6P dentro de la planta, induciendo la transformación de éstos mediante la aplicación de luz.
2. De todos los que diseñaron, comprobaron mediante varias técnicas cual o cuales eran los que producían más rápidamente y en mayor cantidad la T6P. Además probaron con varias longitudes de onda (tipos de luz), la luz que más se pareciera a la que la planta encotraría en el campo.
3. Una vez seleccionaron a los mejores precursores in vitro, probaron si en la planta funcionaba el sistema (concretamente en Arabidopsis, la planta modelo utilizada en biología vegetal). ¡Demostraron que funcionaba! Incluso mucho mejor que otras plantas transgénicas que habían probado anteriormente otros investigadores. Las plantas modificadas genéticamente no pudieron aumentar la cantidad de T6P más de 2 o 3 veces, sin embargo, con estos precursores pudieron incrementarla hasta 100 veces.  
4. Después de muchas pruebas genéticas y moleculares y una vez comprobado que estos precursores no son tóxicos para la planta se decidieron a comprobar si el mecanismo funcionaba  en un cultivo real en condiciones reales, concretamente en el trigo. Y efectivamente funcionaba, aplicando cantidades muy pequeñas, a penas de 1mM, se incrementaba no solamente el crecimiento de las plantas, sino también la producción de almidón en un 20%, un indicador de que el cultivo es más productivo.
5. Por último,  probaron si en unas condiciones de sequía, la planta podría sobrevivir mejor si se aplicaban estos precursores. Y efectivamente se incrementaba la cantidad de tejido producido una vez finalizaban las condiciones de sequía, es decir, la planta aguantaba mejor y se recuperaba antes.

Conclusión
Como conclusión me gustaría destacar la importancia de este artículo por varias causas. En primer lugar porque demuestra que con cantidades muy pequeñas de una sustancia se pueden obtener grandes respuestas positivas de la planta, lo que demuestra la eficacia de los llamados nuevos bioestimulantes. Por otra parte demuestra una estrategia que puede revolucionar el mundo de los fertilizantes y bioestimulantes, ya que consigue, diseñando un precursor sintético de una molécula biológica, incrementar la producción de los cultivos de forma muy importante. Esto puede incrementar las posibilidades de una futura nueva gama de productos agrícolas de alta producción sostenibles medioambientalmente.






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1 comentario :

  1. Me pregunto si la composición de la paja de trigo también cambia en el sentido de que ahora sea más rica en celulosa. Sería interesante porque la actual tiene un 35-40% de celulosa y podría hacer más viable la producción de azúcares desde residuos agrícolas.

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