Como aprendieron los vegetales a responder a los cambios medioambientales

Fuente: Electrónicafacil.

Un equipo de científicos ha descubierto cómo las plantas desarrollaron la capacidad de adaptarse a los cambios en el clima y en el medio ambiente. Las plantas adaptan su crecimiento, incluyendo pasos cruciales en su ciclo de vida, como la germinación y el florecimiento, para aprovecharse de las condiciones ambientales. También pueden reprimir el crecimiento cuando el entorno no es favorable. En ello intervienen muchas rutas complejas de señalización que se integran por la hormona de crecimiento vegetal giberelina.

(NC&T) Los investigadores, del Centro John Innes en Gran Bretaña, dirigidos por el profesor Nick Harberd, estudiaron cómo los vegetales desarrollaron esta habilidad, valiéndose del análisis de los genes involucrados en la ruta de señalización de la giberelina en una amplia gama de plantas. Han descubierto que no fue sino hasta que evolucionaron las plantas con flores hace unos 300 millones de años, cuando las plantas adquirieron la capacidad de reprimir el crecimiento en respuesta a señales ambientales.

Todas las plantas terrestres evolucionaron de un ancestro acuático, y fue después de la colonización de la tierra, cuando evolucionó el mecanismo de la giberelina. Las primeras plantas terrestres en evolucionar fueron las del grupo de los briófitos, el cual incluye a los musgos ancestrales. Estos musgos ancestrales tienen sus propias copias de los genes, pero las proteínas que éstos fabrican no interactúan unas con otras y no pueden reprimir el crecimiento. Sin embargo, las proteínas de los musgos actúan de la misma manera en que lo hacen sus homólogas más evolucionadas, cuando son transferidas a modernas plantas con flores.

Las plantas del grupo Lycopodiophyta, que evolucionaron hace unos 400 millones de años, fueron las primeras en desarrollar tejidos vasculares (tejidos especializados para transportar agua y nutrientes a través del vegetal). Las plantas de este grupo también tienen los genes involucrados en el mecanismo de señalización de la giberelina, y los productos de sus genes son capaces de interactuar unos con otros, y con la propia hormona giberelina. Sin embargo, esto todavía no resulta en la supresión del crecimiento. No fue sino hasta la evolución de las gimnospermas (plantas con flores) hace unos 300 millones de años, cuando estas proteínas interactivas fueron capaces de reprimir el crecimiento. Este grupo de plantas devino el más dominante, y sus miembros constituyen la mayoría de las plantas que vemos hoy día.

La evolución de este mecanismo de control del crecimiento parece haber ocurrido en una serie de pasos, que este estudio es capaz de asociar con fases cruciales en la evolución de las plantas con flores actuales. Esto también implica dos tipos de cambios evolutivos. Al igual que se produjeron cambios estructurales que permitieron que estas proteínas pudieran interactuar, las plantas con flores también han cambiado la gama de genes que se activan y desactivan en respuesta a estas proteínas.

Demuestran por primera vez el uso de nanotecnologia para entrar en celulas vegetales

Un equipo de botánicos de la Universidad Estatal de Iowa en colaboración con químicos expertos en materiales, ha utilizado con éxito la nanotecnología para penetrar en las paredes celulares vegetales y depositar allí simultáneamente un gen y un producto químico que activa su expresión con precisión controlada.

(NC&T) Su descubrimiento otorga un papel práctico relevante a la nanotecnología dentro de la biología vegetal y la biotecnología agrícola, creando una nueva y potente herramienta para la introducción precisa de sustancias dentro de las células de las plantas.

Actualmente los científicos pueden introducir con éxito un gen en la célula de una planta. En un proceso separado, se utilizan productos químicos para activar la expresión de ese gen. El proceso es impreciso y los productos químicos pueden resultar tóxicos para la planta.

Con las nuevas nanopartículas es posible lograr una descarga controlada que mejore la capacidad de estudiar la función de los genes en los vegetales. Y en el futuro, los científicos podrían emplear esta nueva tecnología para introducir agentes químicos de obtención de imágenes, u otras sustancias, dentro de las paredes celulares. Esto proporcionaría a los biólogos especializados en vegetales una ventana muy valiosa para estudiar los eventos intracelulares.

El equipo de la Universidad Estatal de Iowa está utilizando un tipo especial de nanopartículas porosas. Las partículas de forma esférica tienen conjuntos de canales porosos independientes. Los canales forman una estructura parecida a la de un panal, que puede llenarse de sustancias químicas o moléculas. Un gramo de este tipo de material puede tener un área total de superficie equivalente a la de un campo de fútbol, capacitándolo para transportar una gran carga útil.

Estas nanopartículas presentan una estrategia de "sellado" única para mantener los productos químicos en su interior. En estudios anteriores, el grupo demostró con éxito que los sellos o "tapas" pueden ser activados químicamente para abrirse con precisión y liberar su carga dentro de células animales. Esta característica única proporciona un control total del instante en que se desea liberar la carga.

Con el fin de usar estas nanopartículas porosas para suministrar ADN a través de las rígidas paredes de las células vegetales, los investigadores modificaron la superficie de las nanopartículas cubriéndolas con un producto químico que logró que fueran tragadas por los protoplastos de la planta, un tipo de células vegetales esféricas sin paredes celulares.

Para introducir las nanopartículas en las células vegetales que sí poseen paredes, los químicos hicieron otra modificación ingeniosa en la superficie de la partícula. Sintetizaron partículas de oro aún más pequeñas, con las que tapar las nanopartículas.

Los biólogos usaron la tecnología con éxito para introducir ADN y productos químicos en la Arabidopsis, en la planta del tabaco y en plantas de maíz.

La mayor ventaja que tiene el nuevo sistema radica en la posibilidad de introducir simultáneamente varios productos en las células de un vegetal y liberarlos cuando se desee.

Fuente: Electronicafacil.