Potenciales aplicaciones de la comunicación entre tejidos en plantas

Durante su evolución, las plantas han desarrollado diversas estrategias para adaptarse a condiciones cambiantes, una de ellas es la eficaz comunicación entre varios de sus tejidos distantes a fin de coordinar, por ejemplo, la respuesta a estímulos ambientales, como la sequía o la presencia de patógenos, entre otras. 

Como parte de su plática en el seminario del Doctorado en Ciencias en Desarrollo Científico y Tecnológico para la Sociedad, Roberto Ruiz Medrano, del Departamento de Biotecnología y Bioingeniería del Cinvestav, explicó algunos mecanismos de comunicación desarrollados por las plantas; así como su relación con diferentes situaciones de estrés y cómo pueden aplicarse estas funciones en diferentes aspectos.

Así, el establecimiento de conexiones intercelulares y el surgimiento del tejido vascular (cuyos componentes principales son el xilema y el floema) han sido esenciales para la diversificación de estos organismos durante su evolución en ambientes terrestres.

En el caso del floema, dijo el investigador, distribuye nutrientes y señales químicas que interconectan tejidos distantes y controlan procesos relevantes, es el caso de: la floración, la respuesta al estrés hídrico, a la inanición por falta de fosfato o la tuberización (etapa de engrosamiento de los tubérculos).

Dada la relevancia del floema, en el cual también se producen fitohormonas, lípidos, aminoácidos y proteínas que llegan a la raíz, el grupo de trabajo del investigador se ha enfocado en estudiarlo y generar conocimiento con potencial de ser empleado en la propagación de plantas de interés farmacológico o la producción de proteínas de importancia biotecnológica.

En algunos de los proyectos se ha empleado como modelo de estudio al floema de calabaza (Cucurbita máxima), en específico a la savia presente en ese tejido, el cual contiene proteínas que reúnen ARN (ácido ribonucleico), factores de transcripción, transcriptasas reversas, reguladores del ciclo del celular, y ya se investigan más a fondo algunos de estos elementos.

Uno de los trabajos fue el realizado con la proteína tumoral controlada traduccionalmente (TCTP, por sus siglas en inglés), esta induce aumento en el tamaño celular en eucariontes, en humanos es un factor de liberación de histamina e inductor de proliferación de linfocitos B, encargados de producir anticuerpos a fin de destruir a patógenos. En lo que respecta a las plantas, su función es menos clara.

Se tenía identificado que TCTP de savia de floema de calabaza (C. maxima) induce incremento de biomasa en células de tabaco, y el ARN que codifica para dicha proteína se acumula a niveles elevados en tejido proliferativo, esto llevó a indagar si tiene funciones adicionales a la de solo ser traducido.

Cuando introdujeron una versión del gen TCTP de calabaza, que no podía ser traducido a proteína, observaron la aceleración del crecimiento de Arabidopsis thaliana, planta frecuentemente utilizada como modelo en estudios genéticos; esto llevó a considerar que el ARN asociado podría estar generando ese efecto.

“Conocer esto puede ser útil para propagar plantas de interés farmacológico, por ejemplo, de la que se obtiene el taxol (Taxus brevifolia), un medicamento de quimioterapia”, mencionó Ruiz Medrano.

El investigador también se refirió a cómo los virus han aprovechado el tejido vegetal para propagarse dentro de las plantas. En específico se han concentrado en malezas; estas tienen un ritmo de crecimiento rápido, un sistema eficiente de respuesta ante el estrés hídrico y en las cuales es común encontrar un conjunto de virus, pero sin presentar síntomas de infección.

Lo anterior está relacionado, en el caso de las malezas, con pérdidas de material genético del virus cuando ingresan a las plantas, lo que no les permite replicarse o moverse. Esto se identificó a través de varios experimentos, en uno de ellos se comparó lo sucedido con Leonotis nepetifolia (considerada una maleza) y con plantas de chile.

Las y los investigadores involucrados en el estudio observaron que en la planta de chile están presentes todos los elementos necesarios para que el virus cause la infección y sea transportado en el tejido vascular, en cambio en L. nepetifolia, no.

Conocer esto, así como otros aspectos del sistema de comunicación de las plantas, podría ayudar a controlar virus en cultivos de importancia comercial o introducir proteínas de interés, antimicrobianas por ejemplo, señaló Ruiz Medrano.