Estudian proteínas que mantienen vivas las semillas ante falta de agua

Las semillas tienen características adaptativas que les han permitido desempeñar un papel crítico en la evolución no sólo de las plantas sino del planeta, entre ellas está su capacidad de mantener viable el embrión en la semilla seca durante largos periodos de tiempo y bajo condiciones ambientales muy estresantes, como la falta de agua.

Así lo aseguró la investigadora del Instituto de Biotecnología (IBt) de la UNAM, Alejandra Covarrubias Robles, quien detalló que las semillas de ciertas plantas conocidas como espermatofitas, cuando se desarrollan también se deshidratan a tal grado que adquieren una condición de desecación. Si esto le ocurriera a alguno de nuestros tejidos o al embrión de algún animal, morirían.

“El agua es vital. En las semillas de estas plantas se han seleccionado ciertas proteínas y componentes que hacen que el embrión se mantenga viable en altísima deshidratación. Esto permite que puedan dispersarse a largas distancias y mantenerse vivas por mucho tiempo. Es una situación crítica tanto para la vida de las plantas como la de este planeta, porque sin ellas no existiría tal y como lo conocemos, con una diversidad de plantas en diferentes ambientes”, aseguró.

Una de las condiciones esenciales para que el embrión se mantenga vivo, es que en la semilla se forme un estado sólido conocido como vítreo, justo porque es muy parecido al vidrio.

“Por muchos años hemos estudiado las propiedades estructurales de proteínas que se acumulan en la semilla seca justo cuando empieza a perder agua y al llegar a su nivel más alto pierde alrededor del 90 % del agua que acumuló durante su desarrollo. “Recientemente también descubrimos que son relevantes para que se forme el estado vítreo”, indicó la investigadora del Departamento de Biología Molecular de Plantas.

Se les conoce como proteínas abundantes en la embriogénesis tardía o LEA, por sus siglas en inglés –Late Embryogenesis Abundant–. También se acumulan en las hojas o en las raíces de las plantas que se someten a un estrés por sequía, por déficit de agua.

Se les denominó así después de que el investigador Leon Dure III, las descubriera en grandes cantidades, en las semillas secas de algodón.

Protección del embrión

Covarrubias Robles y su equipo en el IBt tratan de determinar cuál es el mecanismo por el cual estas proteínas presentan dicha actividad de protección al embrión.

Agregó que no son como la gran mayoría de las proteínas, en forma de “bolitas” y se les denominan globulares u ordenadas. Las denominadas LEA tienen una gran flexibilidad –por lo que se les conoce como ‘desordenadas’– que les permite adoptar diferentes estructuras dependiendo de las condiciones del ambiente.

También son muy versátiles desde el punto de vista funcional ya que pueden tener más de una función, y ello abre un horizonte interesante desde el punto de vista biológico y tecnológico.

La experta universitaria explicó que han experimentado quitar unas de estas proteínas en la planta, mutar el gen, y la semilla pierde cierto grado de viabilidad, envejece más rápido y pierde valor nutricional.

Casi toda su investigación la efectúan con una especie modelo conocida como Arabidopsis thaliana, una planta muy pequeña que puede crecer en cajas de Petri. También estudian las semillas de frijol y han aislado genes que se inducen por sequía, algunos codifican para proteínas LEA.

“Nos hemos interesado en estas proteínas que son abundantes cuando la planta se somete a sequía o incluso a otras condiciones de estrés como altas temperaturas. Son proteínas que están en todas las plantas, ya sean vasculares o no vasculares. Fuera del reino vegetal, también se encuentran en organismos anhidrobióticos, que son capaces de tolerar la pérdida casi total del agua”, apuntó la investigadora de la UNAM.

Consideró que el estudio de éstas podría servir para seleccionar plantas con características de mayor tolerancia al estrés hídrico. “Tienen un gran potencial para ser utilizadas tanto en la selección como en la modificación de plantas para fines particulares.

“También sería muy interesante poder modificarlas o usarlas para elegir semillas más vigorosas y que pudieran almacenarse por tiempos más largos”, aseveró.

Además, se ha observado in vitro que si se agrega una proteína LEA a otra sensible a la deshidratación las pueden mantener activas. “Podríamos pensar en usar o modificar algunas de estas proteínas para que in vitro pudieran utilizarse a fin de mantener estables embriones de animales u otras proteínas, en condiciones de deshidratación”. Asimismo, las proteínas LEA podrían mantener viables embriones o células que se congelan y podrían usarse en algún tratamiento médico, señaló.

FUENTE:GACETA UNAM- Mirtha Hernández

Conocer los secretos

Alejandra Covarrubias Robles e Inti A. Arroyo Mozo escribieron el artículo “Secretos de las semillas” para el número 324 de la revista de divulgación científica ¿cómoves?, en el que explican que las semillas son el secreto mejor guardado de un grupo de plantas llamado espermatofitas, el linaje más extenso de plantas vasculares, y que se reproducen por semillas.

Las semillas tienen la capacidad de permanecer largo tiempo en estado latente, condición adaptativa que les permitió dominar la flora de la época. Con el paso del tiempo, desarrollaron estrategias para resistir condiciones extremas, y así conquistaron casi todas las regiones del planeta. Algunas pueden sobrevivir a incendios, heladas, sequías prolongadas e incluso al paso por el tracto digestivo de los animales.

También exponen que son increíbles cápsulas del tiempo para embriones de plantas, y han sido esenciales en la historia de la humanidad. Granos como el maíz, el trigo, el arroz y la cebada han sustentado civilizaciones enteras, y leguminosas como el frijol, el garbanzo o las lentejas siguen siendo fundamentales para nutrirnos, gracias a las proteínas, almidones y aceites que acumulan durante el desarrollo y maduración de la planta, entre otras bondades. Por todo ello, resulta evidente la relevancia de conocer los ‘secretos’ que guardan las semillas.