La prestigiosa revista científicaProceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) acaba de publicarun artículo de un grupo de investigación del Centro Hispanoluso deInvestigaciones Agrarias (Ciale) de la Universidad de Salamanca en el que serevelan importantes aspectos del papel del óxido nítrico (NO) en el crecimientoy desarrollo de las plantas. Los investigadores han descubierto que estamolécula gaseosa, que prolifera en situaciones de estrés para los vegetales,detiene el crecimiento de la raíz y, por lo tanto, el desarrollo de toda laplanta si está presente en cantidades excesivas. Este hallazgo puede tenerimportantes implicaciones para la agricultura.
"El óxido nítrico es un gas muy reactivo que tiene muchas repercusiones en eldesarrollo de los vegetales, aunque no se conoce mucho sobre ello", ha afirmadoen declaraciones a DiCYT (www.dicyt.com) Óscar Lorenzo, investigador que lidera el grupo delCiale que ha logrado publicar este trabajo en PNAS. En el caso de los organismosanimales se sabe mucho más acerca del papel del NO como vasodilatador. Comocuriosidad, el científico recuerda que es uno de los principios activos de laviagra. Sin embargo, en el caso de las plantas, sólo se conocía su papel enprocesos de defensa, en la interacción entre planta y patógeno, pero hasta ahorano se sabía casi nada acerca de sus funciones en el crecimiento ydesarrollo.
Por eso, este proyecto estaba enfocado a "entender el papel del NO enprocesos de crecimiento vegetal" y el resultado de los experimentos es que"altera muchísimo el desarrollo de la raíz de la planta, casi lo inhibe", señalael experto. Aunque este fenómeno ya había sido descrito en plantas como eltomate, no se conocía el mecanismo molecular por el cual se producía esteacortamiento de la raíz del vegetal cuando hay grandes cantidades del gas ni quésignificado tiene esto. Los científicos del Ciale lo han determinado en estetrabajo utilizando la planta 'Arabidopsis thaliana', empleada habitualmente comomodelo en investigación vegetal.
La clave está en la relación del NO con las auxinas, unas hormonas quedeterminan el crecimiento y desarrollo vegetal. "Fueron las primeras hormonasvegetales que se descubrieron y son promotoras del crecimiento y desarrollo",comenta Óscar Lorenzo, pues bien, "nosotros hemos visto que el NO afecta altransporte de las auxinas" gracias a herramientas genéticas, moleculares ycelulares.
"Esta hormona se sintetiza en las hojas de las plantas y hace que crezcala parte verde, pero también la raíz", pero para llegar a la raíz y hacer queésta crezca tiene que ser transportada. En esta parte de la investigacióncolaboró un grupo de investigación de la Wake Forest University de Carolina delNorte, en Estados Unidos que tiene un convenio con la Universidad de Salamanca.Los americanos comprobaron que el transporte desde las hojas de la planta a laraíz se ve disminuido en una planta que ha sido modificada genéticamente paraque produzca más óxido nítrico.
En definitiva, "cuando hay altos niveles de NO se reduce el transporte de lahormona", resume el investigador. "Nosotros comprobamos que el transporte estabaafectado porque tanto en la planta mutada como en otras plantas con altasconcentraciones de NO desaparecía la proteína que se encarga del transporte dela auxinas a la raíz", un transporte que se realiza célula a célula de arribahacia abajo en la planta.
"Al ver que el crecimiento de la raíz se ve afectado, observamos el meristemode la raíz principal, que es donde se ubican las células madre a partir de lascuales se generan todas las demás células", explica María Fernández Marcos, unade las investigadoras que ha participado en este trabajo y que ha elaborado sutesis doctoral a partir de la información obtenida. El meristemo cambia, segúncomprobaron los científicos, en situaciones de altas concentraciones de NO y enla planta mutante. En concreto observaron "una reducción del tamaño delmeristemo y una elongación de sus células. Como consecuencia, el tamaño globaldel meristemo disminuye y la raíz primaria también".
Además, el hecho de que en esta parte se concentren esas células madre océlulas iniciadoras que dan lugar al resto de las células vegetales, hace que elexceso de NO modifique no sólo procesos de crecimiento sino también dediferenciación celular, haciendo que tejidos que en una planta normal tardan mástiempo en diferenciarse, en este caso lo hagan rápidamente.
"Hemos querido comprobar también si la tasa de división de las células estabaafectada, es decir, si esas células se habían dividido menos y por eso teníamosel tamaño del meristemo reducido", comenta la investigadora. Para ello, usarongenes marcadores o reportadores que "te dicen qué está pasando en un momentopuntual". Así, determinaron que en grandes cantidades de NO hay menor número decélulas dividiéndose en el meristemo y por eso la raíz y la planta alcanzan unmenor tamaño.
En situaciones de estrés
Estos aspectos de división celular,elongación y diferenciación de la raíz están muy relacionados con las auxinas,ya que son las encargadas de modular todos estos procesos. "Ya se sabía que lasauxinas controlan todas las etapas del desarrollo de la planta y nosotros hemosmostrado que a altos niveles de NO, como los que ocurren en situaciones deestrés, afectan negativamente a ese desarrollo", apunta Luis Sanz, otro de losmiembros del grupo, experto en el análisis celular vegetal tras haber pasado porla Universidad de Cambridge, en el Reino Unido.
"Ahora queremos ver cómo la planta responde ante un estrés determinado",comenta, es decir, un estrés hídrico (falta de agua), salino (exceso desalinidad) o provocado por el ataque de organismo patógenos, por ejemplo. Elplanteamiento es que el NO podría regular los procesos de crecimiento ydesarrollo o incluso detenerlos en algún momento en situaciones de estrés.Cuando estas situaciones se producen, lo primero que hace la planta es intentardefenderse, así que detiene los procesos de crecimiento para concentrar todossus esfuerzos en esa defensa.
Por eso, el siguiente paso en esta línea de investigación cambiaráligeramente el enfoque: en lugar de usar plantas mutantes con exceso de NO, loscientíficos trabajarán con mutantes que carecen de este gas para averiguar cómoresponden ante situaciones de estrés. "Los mutantes que acumulan más NO son másresistentes a determinados tipos de estrés. Partiendo de ese hecho, queremos verqué pasa si las plantas carecen de óxido nítrico", indica Luis Sanz.
La línea de investigación de este equipo del Ciale apunta a que,probablemente, un organismo vegetal es capaz de integrar las señales ambientalesdentro de su programa de crecimiento y desarrollo y adecuarlo para defenderseante situaciones de estrés. Para ello, el NO sería un regulador clave.