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Descubren cómo manipular las 'bocas' de las plantas para mejorar la agricultura

Científicos desvelan el secreto del éxito evolutivo de las gramíneas


Las 'bocas' de las gramíneas (los poros de sus hojas) son altamente eficientes. Científicos de EEUU han descubierto ahora qué genes y combinaciones genéticas son responsables de su producción, clave en el éxito evolutivo de estas plantas. El hallazgo podría mejorar el rendimiento agrícola.





Trigo. Fuente: Wikipedia.
Trigo. Fuente: Wikipedia.
Las plantas tienen pequeños poros en sus hojas llamados estomasboca en griego– a través de los cuales recogen el dióxido de carbono del aire y desde los cuales el agua se evapora.

Un nuevo trabajo del laboratorio de Dominique Bergmann, miembro honorario adjunto del Departamento de Biología Vegetal de la Universidad de Stanford (EEUU), revela de qué maneras los sistemas que regulan el desarrollo de los estomas en las gramíneas pueden ser usados para mejorar la eficiencia agrícola.
 
Cada año, más del 30% de todo el dióxido de carbono de nuestra atmósfera pasa a través de los estomas, que además liberan la cantidad de vapor de agua equivalente al doble de la que hay en la atmósfera. Asimismo, las plantas ejercen una gran influencia en el clima mundial y regulan el cambio climático.
 
Los estomas han sido encontrados en fósiles vegetales de hace 400 millones de años, y son característicos de cualquier planta viva actual, aunque pueden adoptar diferentes formas en las distintas plantas.
Estudian las 'bocas' de las gramíneas para mejorar la agricultura

Era un misterio si todas las plantas empleaban los mismos genes que 'Arabidopsis' para producir estomas, o si todas las diferentes formas y los patrones de estomas son el resultado del uso de cada planta de su propio conjunto único de mapas genéticos.

Leer mas: http://www.europapress.es/ciencia/laboratorio/noticia-estudian-bocas-gramineas-mejorar-agricultura-20160705111706.html

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Todo lo que conocíamos sobre cómo los genes de los vegetales determinan los estomas prevenía del estudio de una planta “modelo”, la Arabidopsis, pariente del brócoli y de la col. Como esta planta es muy distinta a las gramíneas, hasta ahora no se sabía si estas últimas emplean o no los mismos genes que la Arabidopsis para producir sus propios estomas.

El nuevo trabajo, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) y liderado por los científicos Michael Raissig y Emily Abrash, se centró en los estomas de las gramíneas, una familia que incluye el maíz, el arroz y el trigo, y que es clave para la alimentación humana y animal; así como para producir combustible renovable.

Diferencias
 
Pero la decisión de estudiar los estomas de las gramíneas no se tomó sólo por la importancia económica y ambiental de estas plantas, sino también porque porque los estomas de las gramíneas presentan varias innovaciones que los hacen más eficiente a la hora de capturar dióxido de carbono y de limitar la pérdida de agua.

Por ejemplo, los estomas de las gramíneas tienen una forma característica –el de una mancuerna (una pesa de gimnasia o barra de metal con una o más piezas pesadas en cada extremo)- en vez de la clásica forma de riñón que tienen en la mayoría del resto de las plantas.

Asimismo, los estomas de las gramíneas se alinean en filas alrededor del tallo de las hojas, mientras que la distribución de los estomas en las plantas de hoja ancha es completamente aleatoria. Algunos científicos creen que la forma y distribución de los estomas en las gramíneas son la clave de su éxito evolutivo.
 
Los mismos genes, con otra organización

Usando diversas técnicas de laboratorio, el equipo de Bergmann logró dilucidar partes de los sistemas regulatorios de las gramíneas que activan o silencian ciertos genes; genes que a su vez son los que determinan el número de estomas que estas plantas producen; el lugar dónde los estomas aparecen; y sus diversas formas.
 
Using a variety of laboratory techniques, Bergmann's team was able to elucidate some parts of the regulatory systems that turn certain genes on and off, which determine how grasses control the number of stomata to make, where to put them, and how to generate their distinct shape. Surprisingly, these differences don't occur because grasses use unique stomata genes, but because they use the same genes as other plants in different ways. This can be thought of as similar circuits of components, but with different wiring, so different genes are in charge of others. This "rewiring" can partly explain how grasses form different stomata with superior physiology.

Read more at: http://phys.org/news/2016-07-world-rewiring-mouths.html#jCp
Asombrosamente, estas diferencias no se dan porque las gramíneas usen genes únicos para los estomas sino porque usan los mismos genes que otras plantas, de formas distintas.

Es como si, en un circuito, se usaran los mismos componentes, pero organizándolos de manera distintas. Esta 'reorganización' explicaría en parte cómo las gramíneas dan formas diferentes a los estomas, dotándolos de una fisiología mejor preparada.

Lo emocionante de este hallazgo, explica Bergmann en un comunicado del Instituto Carnegie, es que “ahora podemos manipular los genes de las plantas para producir estomas”.

"Las plantas usan, aparentemente, elementos comunes, pero de manera distinta, lo cual es interesante desde el punto de vista científico y podría ser usado para mejorar el crecimiento de las gramíneas que los humanos usan para alimentarse o como combustible”, concluye el investigador.

Referencia bibliográfica:

Michael T. Raissiga, Emily Abrasha, Akhila Bettadapurb, John P. Vogelc, Dominique C. Bergmann. Grasses use an alternatively wired bHLH transcription factor network to establish stomatal identity. PNAS (2016). DOI: 10.1073/pnas.1606728113.
 
 


Jueves, 7 de Julio 2016
Redacción T21
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