Investigadores BUAP desarrollan tecnología para mitigar el estrés en plantas

En colaboración, el grupo de investigación de la Facultad de Ciencias Químicas, probó el efecto de compuestos promotores de crecimiento vegetal

Ante un episodio de estrés, el cuerpo libera hormonas que alertan al cerebro, se tensan los músculos y se generan otras reacciones de protección. Este mecanismo es similar en las plantas cuando son sometidas a una situación desfavorable, por lo que encienden respuestas moleculares que les permiten resistir e incluso sobrevivir a la condición. Dicho comportamiento molecular es estudiado por Carlos Alberto Contreras Paredes, investigador del Jardín Botánico Universitario de la BUAP.

Su investigación consiste en conocer los procesos moleculares que utilizan las plantas para desarrollarse bajo condiciones adversas, como sequía, calor extenuante, frío o inundación; es decir, con variables abióticas. Asimismo, toma en cuenta la presencia de patógenos (variables bióticas), por ejemplo bacterias, hongos y virus. En los últimos años, ambas variables se han acentuado como consecuencia del cambio climático.

Para mitigar el estrés en organismos vegetales, en colaboración con un grupo de investigación de la Facultad de Ciencias Químicas (FCQ), en el que participan el doctor Jesús Sandoval Ramírez y el maestro Alan Carrasco Carballo, se probó el efecto que tienen algunos compuestos que actúan como promotores de crecimiento vegetal en variedades nativas de maíz, sometidas a variables abióticas.

Contreras Paredes explica: “Cuando aplicamos los compuestos promotores de crecimiento vegetal, las plantas aceleran su desarrollo e incrementan su biomasa, pero cuando además se someten a una condición de estrés activan respuestas de defensa o de resistencia, logrando sobrevivir”.

Por el momento se prueba una variable a la vez. El siguiente objetivo será analizar el efecto de los compuestos promotores de crecimiento vegetal con dos o hasta tres tipos de estrés de manera simultánea.

Las pruebas se realizaron en cámaras de crecimiento vegetal donde se controlan parámetros como fotoperiodo, temperatura y humedad, pero a nivel de invernadero y de campo, se obtuvieron patrones de comportamiento contundentes en las plantas.

Igualmente, el efecto de los compuestos mencionados se valida en cultivos in vitro de brócoli, jitomate, pepino, frijol, agave, tabaco y Arabidopsis thaliana, una planta modelo en la Biología Molecular. “Como resultado, los cultivos celulares se establecen mucho más rápido y podemos inducir un proceso conocido como embriogénesis, el cual nos lleva a la obtención de muchas plantitas (también llamadas vitroplantas) en tiempos muy cortos, en comparación con otros estudios usando otro tipo de hormonas. Además, seguimos el desarrollo de las plantitas hasta estadios adultos, siendo más vigorosas que las plantas que provienen de semilla”.

Carlos Alberto Contreras Paredes, doctor en Ciencias Bioquímicas por la UNAM, asegura que estos estímulos hormonales podrían emplearse para mejorar la producción de alimentos. “Con la experimentación adecuada, esta tecnología ayudaría a mitigar el estrés en las plantas de cultivos en campo y sustituir a los compuestos usados actualmente, los cuales tienden a ser peligrosos para la salud”.

Cambios en la expresión genética del maíz

Para conocer el impacto de los compuestos promotores de crecimiento vegetal se realizó la secuenciación de transcriptomas de plantas de maíz que recibieron el tratamiento con estas fitohormonas y metagenomas del suelo rizosférico de las plantas. Lo anterior permitió conocer, a través de la lectura de nucleótidos de los RNA mensajeros, cuáles son los genes cuya expresión se incrementa o disminuye en las células de las plantas y cuáles fueron los cambios provocados en la estructura de las comunidades microbianas. Los doctores Araceli Lamelas Cabello y Enrique Ibarra Laclette, del Instituto de Ecología A.C., contribuyeron con el análisis de datos.

“A diferencia de productos con efectos adversos, como el glifosato -prohibido en muchos países-, u otros compuestos organoclorados y organofosforados, los compuestos promotores de crecimiento vegetal no tienen efectos negativos, son benéficos para las plantas”, destaca el científico del Jardín Botánico Universitario.

Atenuar la infección por virus

Por otra parte, el investigador de la BUAP también incursiona en conocer los mecanismos clave del ciclo viral para generar alternativas de tratamiento. Por consiguiente, estudia el proceso de infección por potyvirus, un grupo de virus al que se le atribuye grandes pérdidas económicas, usando como modelos el del jaspeado del tabaco y del mosaico del nabo; así como los virus de la tristeza de los cítricos y el virus rugoso del tomate, este último detectado en México hace apenas dos años.

Esta investigación está en la etapa de experimentación y consiste en probar si los compuestos promotores de crecimiento vegetal atenúan o disminuyen el efecto causado por estos virus.

El doctor Carlos Alberto Contreras comenta que la motivación de los estudiantes y el avance de la ciencia condujo al diseño de una plataforma de procesamiento viral, aún en desarrollo, empleando la herramienta CRISPR-Cas, para revertir la infección viral. “Estamos preparando herramientas que nos permitirán generar mutantes resistentes a la infección viral usando la tecnología CRISPR-Cas, la cual ha resultado útil para obtener organismos genéticamente editados”.

Los resultados obtenidos de esta línea de investigación forman parte de las tesis de estudiantes de las licenciaturas en Biotecnología y en Químico Farmacobiología, así como de aquellos que participan en estancias de investigación, servicio social y prácticas profesionales.

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