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Este mecanismo equilibra la relación hierro-zinc en las plantas
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El hallazgo científico pudiera llevar a la creación de nuevas variedades resistentes
Un grupo de investigadores descubrió que es posible manipular a las plantas para que equilibren sus niveles de zinc y hierro. Estos dos elementos son absorbidos por los mismos canales transportadores en las plantas. Una deficiencia de zinc ocasiona una absorción excesiva de hierro.
El hallazgo podría llevar al desarrollo de plantas resistentes ante suelos con déficit de dichos nutrientes.
¿Cómo afronta la planta este desequilibrio? La autofagia tiene un papel inesperado en la restauración del equilibrio zinc-hierro en las plantas. Se llama autofagia al proceso de autodegradación dentro de las células.
El zinc y hierro, nutrientes cruciales
Una deficiencia o un exceso de nutrientes específicos afecta la calidad y cantidad de los productos agrícolas. Los desequilibrios de nutrientes son cada vez más frecuentes, por la excesiva contaminación de metales pesados en las actividades industriales.
La funcionalidad y estructura de muchas enzimas vegetales dependen del zinc. Este interviene en la síntesis de carbohidratos durante la fotosíntesis, proceso que permite a las plantas transformar la luz en alimento.
El hierro es otro nutriente esencial: participa en la síntesis de la clorofila y otros procesos enzimáticos y metabólicos clave para el ciclo vital de las plantas. La clorofila es el compuesto que genera su característico color verde a las plantas e intervienen en el proceso de la fotosíntesis.
La relación de estos elementos dentro de la planta
La absorción y el transporte de zinc y hierro se facilita a través de un grupo común de proteínas transportadoras reguladas por estos mismos elementos.
Si un suelo carece de suficiente zinc, las proteínas transportadoras aumentan su absorción de hierro. Esto produce un aumento de especies oxidativas reactivas y clorosis (coloración amarillenta de las hojas).
Por el contrario, un exceso de zinc conduce a una disminución de la absorción de hierro.
Encuentran balance con la autofagia
¿Cómo se restaura el equilibrio intracelular de estos nutrientes en tales situaciones? La autofagia es un proceso de autodegradación y reciclaje. Esta permite la restauración del equilibrio zinc-hierro en las células vegetales.
«La autofagia suministra iones móviles de ambos metales bajo escasez y estrés por exceso de zinc. Se puede manipular este sistema de la planta para adaptarse a una gama de concentraciones ambientales de zinc», explicó el líder del estudio, Kohki Yoshimoto, de la Universidad Meiji, Japón.
La autofagia aumenta la disponibilidad de zinc para la planta. En Arabidopsis, el modelo vegetal por excelencia, los especialistas emplearon mutantes con deficiencias en respuestas de autofagia. Estas tuvieron niveles reducidos de zinc y presentaron clorosis severa.
La deficiencia de zinc desencadena la autofagia. Este proceso reabastece iones de zinc móviles para el crecimiento de las plantas. En mutantes deficientes en autofagia, esta activación se altera, lo que lleva a los síntomas clásicos de deficiencia de zinc.
Previenen la toxicidad por exceso de zinc
El exceso de zinc es tóxico para las plantas: la autofagia es la salvadora en estos casos. Las plantas exhiben síntomas de deficiencia de hierro en condiciones de exceso de zinc. La autofagia se activa para reabastecer iones de hierro, mejora la biodisponibilidad de este nutriente y suprime los síntomas de su deficiencia.
Pasando del papel de la autofagia en el equilibrio zinc-hierro, Yoshimoto y su colega, Daiki Shinozaki, procedieron a dilucidar los mecanismos de detección de nutrientes responsables de activar la autofagia.
Los factores de transcripción detectan cambios en los niveles de zinc dentro de las células. Estos regulan la expresión de proteínas transportadoras en la membrana celular. Los factores de transcripción son proteínas unidas a una secuencia específica de ácido dexosirribonucleico (ADN).
Los estudiosos especulan que estas proteínas pueden ser los reguladores que activan o desactivan la respuesta de autofagia según el estado del zinc. Un mecanismo similar también puede entrar en juego en condiciones de deficiencia de hierro con exceso de zinc para restaurar los niveles de hierro.
Podrían crear cultivos resistentes a las variaciones nutrimentales
La autofagia funciona como un mecanismo de retroalimentación que reacciona ante la deficiencia o el exceso de estrés inducido por zinc. Este altera la cantidad biodisponible de nutrientes en las células vegetales.
«Este mecanismo puede contribuir al desarrollo de nuevas técnicas de cultivo y variedades más resistentes a las fluctuaciones de los niveles de nutriente», concluyó Yoshimoto.
El artículo fue publicado en Trends in Plant Science, revista científica enfocada en estudiar ampliamente las ciencias de las plantas.
Fuente: Trends in Plant Science
