Un equipo de investigación del Instituto de Investigación en Agrobiotecnología (CIALE) de la Universidad de Salamanca ha publicado un estudio en la prestigiosa revista científica 'Cell Reports' que profundiza en los mecanismos moleculares que controlan la acumulación de ácidos grasos durante la maduración de las semillas de las plantas. Este proceso, muy relevante para la alimentación de personas y animales, puede verse alterado por las altas temperaturas y, por lo tanto, conocer cómo tiene lugar y poder manejarlo es esencial en un contexto de cambio climático.
El trabajo, desarrollado en el marco de la Unidad de Excelencia de Producción Agrícola y Medio Ambiente ‘Agrienvironment’ de la Junta de Castilla y León, está liderado por el catedrático del Departamento de Botánica y Fisiología Vegetal de la USAL Óscar Lorenzo y demuestra que el óxido nítrico (NO) tiene un papel clave. Esta molécula, esencial para el desarrollo de las plantas y su respuesta a condiciones de estrés, también se revela ahora como fundamental para la acumulación de lípidos en las semillas, ya que regula la proteína bZIP67, el factor de transcripción implicado en este proceso.
“La modulación que realiza el óxido nítrico hace que se acumulen más o menos ácidos grasos omega-3 y omega-6 esenciales, como el linoleico o el linoleico”, explica Óscar Lorenzo, “pero es un proceso reversible y está influenciado por la temperatura”. Los experimentos realizados en el contexto de la investigación en las cámaras controladas del CIALE con 'Arabidopsis thaliana', una especie vegetal que se utiliza como modelo, indican que las altas temperaturas degradan el factor de transcripción. El desarrollo óptimo de esta planta ocurre entre los 20ᴼC y los 22ᴼC, pero cuando se superan los 25ᴼC de forma constante, las semillas contienen “muchos menos ácidos grasos y de peor calidad nutricional”.
Los investigadores consideran que los resultados son extrapolables a muchas especies de interés agronómico que también pertenecen a la familia de las brasicáceas, desde los nabos a la colza; y que, probablemente, ocurra lo mismo con otros cultivos distintos, como los oleaginosos. Esto significaría que, en un hipotético escenario de cambio climático con temperaturas muy elevadas, el contenido lipídico de las semillas se vería alterado, con consecuencias para la alimentación humana y animal.
Las aplicaciones en el campo
Sin embargo, esta investigación abre la puerta a posibles soluciones, por ejemplo, a través de la edición genética con las herramientas CRISPR. De hecho, el artículo incluye experimentos que van en esa línea. “Al modificar el factor de transcripción, a través de solo tres aminoácidos, vemos que puede estabilizarse; así que el contenido final de ácidos grasos se puede controlar incluso con temperaturas muy altas”, comenta el investigador.
En cualquier caso, los científicos del CIALE trabajan ya en los siguientes pasos de esta investigación, que pasan, precisamente, por analizar si este mecanismo hallado en 'Arabidopsis thaliana' se conserva también en otras especies, una cuestión de gran interés comercial. De hecho, mantienen contacto con empresas interesadas en semillas de girasol, que tienen una gran cantidad de contenido lipídico.
Otro de los mejores ejemplos está en el olivo: “Si en el proceso de maduración de las aceitunas se acumulan diferentes proporciones de ácidos grados esenciales, al final, el aceite de oliva tendrá mayor o menor calidad nutricional”. En el estudio participan investigadores de la Universidad de Jaén especialistas en este campo.
El trabajo se ha desarrollado en colaboración con grupos nacionales (Universidad de Jaén e Instituto de la Grasa-CSIC) e internacionales (VIB y Ghent University) de gran prestigio, permitiendo su abordaje desde diferentes campos de la Biología como son la Fisiología Vegetal, la Genética Molecular y la Bioquímica.
Unidad de Excelencia AGRIENVIRONMENT
La Unidad de Excelencia de Producción Agrícola y Medio Ambiente AGRIENVIRONMENT, radicada en el CIALE, agrupa seis Unidades de Investigación Consolidadas (UICs) cuya actividad gira en torno a la investigación y la formación en distintas áreas de conocimiento relacionadas con la agricultura y la agronomía, desde un enfoque multidisciplinar y bajo el eje temático de la producción agrícola y el medioambiente. Entre las UICs figura el Grupo de Fisiología y Señalización Hormonal en Plantas, dirigido por Óscar Lorenzo.
AGRIENVIRONMENT aspira a liderar la investigación agroalimentaria en Castilla y León promoviendo la investigación básica y aplicada en disciplinas relacionadas con la agricultura, como la biotecnología, la biología molecular y la genómica aplicada a los cultivos y sus interacciones con los agentes patógenos y microorganismos beneficiosos, así como la hidrología del suelo, la conservación de germoplasma de plantas y la producción de cultivos.
Enmarcada en la Estrategia Regional de Investigación e Innovación para una Especialización Inteligente (RIS3) de Castilla y León 2014-2020, AGRIENVIRONMENT está cofinanciada por la Unión Europea a través del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) y agrupa seis Unidades de Investigación Consolidadas (UICs) cuya actividad gira en torno a la investigación y la formación en distintas áreas de conocimiento relacionadas con la agricultura y la agronomía, desde un enfoque multidisciplinar y bajo el eje temático de la producción agrícola y el medioambiente.
Grupo de Fisiología y Señalización Hormonal en Plantas
El grupo de investigación liderado por Óscar Lorenzo estudia las vías de señalización hormonal de las plantas y sus interacciones a lo largo del crecimiento y el desarrollo de los organismos vegetales. En general, profundiza en la genética molecular de procesos fisiológicos en plantas, centrándose en aspectos como: el estudio de las semillas en relación al cambio climático, la genética molecular de la dormición y germinación de semillas, la genética molecular del desarrollo vegetal con especial atención a las células madre, las respuestas hormonales en estrés biótico y abiótico y la biotecnología agrícola. Estos ámbitos de estudio se concretan en aspectos como el papel del óxido nítrico (NO) en la germinación y el desarrollo de semillas y otros importantes resultados de investigación.
En las instalaciones del Instituto de Investigación en Agrobiotecnología (CIALE), los investigadores realizan trabajos en laboratorio y en invernaderos utilizando habitualmente la planta modelo Arabidopsis thaliana para sus experimentos. Los científicos y técnicos del grupo, adscritos a la Universidad de Salamanca, realizan labores de investigación, docencia y transferencia de conocimiento, en permanente contacto con la sociedad y con empresas que puedan explotar sus resultados.
Instituto de Investigación en Agrobiotecnología de la USAL (CIALE)
El Instituto de Investigación en Agrobiotecnología (CIALE) nace en el año 2000, como Centro Hispano-Luso de Investigaciones Agrarias, con la vocación de agrupar, apoyar y fomentar las actividades investigadoras y formativas que se realizan en la Universidad de Salamanca en las distintas áreas de conocimiento relacionadas con la agricultura.
Sus objetivos se centran en investigaciones de I+D agrario dentro de los ámbitos de la biodiversidad, mejora genética, producción vegetal, sanidad vegetal, recursos hídricos y otros que puedan surgir en el futuro. La labor investigadora que en él se realiza supone un esfuerzo de carácter multidisciplinario que abarca un amplio espectro, desde tareas de investigación básica de laboratorio a proyectos de naturaleza aplicada.
La voluntad de los grupos investigadores aglutinados en el CIALE es profundizar en el conocimiento de la agrobiotecnología y explorar sus aplicaciones para conseguir una agricultura moderna, sostenible y de alto rendimiento.
