Especialistas del IIB publicaron recientemente un artículo con los resultados de su investigación sobre el mecanismo por el que las plantas perciben el nitrato del suelo.

 

Un grupo de investigación del Instituto de Investigaciones Biológicas (IIB, CONICET-UNMDP) integrado por Andrés Nejamkin, Fiorella Del Castello, Lorenzo Lamattina, Natalia Correa-Aragunde y Noelia Foresi, publicó recientemente los hallazgos que realizaron sobre el rol del óxido nítrico en el metabolismo de nitrógeno en plantas en la revista científica Antioxidants & Redox Signaling.

El óxido nítrico es una molécula señal que participa en múltiples procesos fisiológicos vegetales. Ha sido muy estudiada, sin embargo, existen aún incógnitas en muchas de las rutas metabólicas donde participa. El grupo de especialistas del IIB se preguntó si esta molécula podía estar vinculada con el proceso en que las plantas detectan la presencia de nitrógeno en el suelo.

“Identificamos un actor necesario en la percepción de nitrato, que es el óxido nítrico. Encontramos un proceso fisiológico en el cual tiene que haber óxido nítrico en determinada concentración para reconocerlo, si hay de más o de menos no se genera la respuesta que la planta necesita para mantener un determinado nivel de nitrógeno”, aclara Nejamkin.

Según explica Foresi, existe un problema en la producción agrícola en el mundo relacionado con el uso desmedido de fertilizantes nitrogenados que se aplican de manera ineficiente, generando elevados costos económicos y ambientales. El objetivo del grupo es estudiar cómo las plantas incorporan los nutrientes, específicamente el nitrógeno, para poder hacer este proceso de fertilización más eficiente, lograr que las plantas puedan incorporar rápidamente los nutrientes, mejorar los rendimientos y sin fertilizar tanto.

Para evaluar el rol del óxido nítrico en la detección de nitrógeno los especialistas realizaron dos tipos de abordajes: genético y farmacológico. “Desde el punto de vista farmacológico utilizamos una herramienta que consiste en aplicar a la planta un compuesto que captura el óxido nítrico y no lo deja disponible y cuando lo analizamos genéticamente utilizamos plantas mutantes que producen bajos niveles de esta molécula. Encontramos que cuando no hay óxido nítrico, farmacológica o genéticamente, no importaba cuánto nitrógeno tuviera el suelo, las plantas no tenían la capacidad de reconocerlo”, afirma Foresi.

En esta línea, Nejamkin detalla: “Eliminando el óxido nítrico, aunque le agregamos nitrógeno no hay una respuesta genética, no se expresan los genes que normalmente lo hacen en presencia de nitrógeno, que participan en la asimilación de este elemento. Y en este caso no se activó ningún gen de los que esperábamos”.

“Cuando le sacamos el óxido nítrico es como si estuviese ciega de nitrógeno, es decir que no lo percibe. Entonces decimos que, si no percibe el nitrato no hay óxido nítrico, el óxido es un componente clave en la percepción del nitrato en las plantas”, añade Foresi.

Los estudios fueron realizados en la especie Arabidopsis thaliana, una planta modelo de experimentación en vegetales. “Así como se utilizan ratones como especie modelo de animales, cuando se trata de plantas, Arabidopsis es la especie elegida. Esto se debe a que hay muchas herramientas moleculares disponibles, es pequeña y fácil de crecer en un laboratorio y los resultados que se obtienen con estas podrían ser comparables en otras especies”, indica Del Castello.

Alrededor del mundo varios grupos de investigación mutaron diferentes genes en esta especie que producen variantes de la planta útiles en investigación. Un gen que participa en la vía de producción del óxido nítrico es uno de esos ejemplos y el que les permitió a los especialistas del IIB llevar a cabo este hallazgo.

Nejamkin manifiesta que en la investigación encontraron que el óxido nítrico modifica una proteína que regula el metabolismo del nitrógeno en la especie modelo, que también está en otras especies de interés agronómico como el arroz. Si bien no han llevado a cabo estudios en la planta comercial no descartan que el mecanismo sea semejante, lo que tendría grandes implicancias económicas y ambientales.

“Analizamos una ruta de señalización de óxido nítrico que es semejante en otras plantas. Entonces si bien el descubrimiento se realizó en Arabidopsis thaliana posiblemente el mismo mecanismo esté presente en otras especies de interés económico”, añade Nejamkin.

La publicación del artículo con los hallazgos del equipo marplatense generó repercusiones en la comunidad científica mundial. “Muchos grupos importantes en el mundo que investigan cómo las plantas responden al nitrógeno no reportaron información sobre el rol del óxido nítrico. De ahora en más, cuando investiguen el metabolismo del nitrógeno van a tener esta información como punto de partida, para profundizar y complejizar la vía metabólica y eventualmente hacer más eficientes el uso de los fertilizantes a partir de este hallazgo”, enfatiza Nejamkin.

Foresi agrega que los primeros resultados de esta investigación fueron presentados previamente en un congreso que les permitió trabajar con el investigador chileno Rodrigo Gutiérrez, referente en señalización del nitrógeno en plantas.

“Cuando finalmente publicamos nuestros resultados nos contactaron integrantes de grupos de investigación emblemáticos de todas partes del mundo para referenciar nuestro trabajo y felicitarnos por los resultados y la metodología que empleamos. Se trata de experimentos sencillos pero potentes en sus resultados, que no requieren de una gran maquinaria, ya que a diferencia de estos grupos no contamos con tanta tecnología. Estamos convencidos de que con buenas ideas y objetivos claros y el financiamiento adecuado llegamos a resultados con un gran impacto y eso nos llena de orgullo”, concluye Foresi.