El crecimiento exponencial de la población trajo aparejado la necesidad de aumentar considerablemente la producción de alimentos, lo que se logró parcialmente durante la llamada Revolución Verde a partir del siglo pasado. Esta solución trajo aparejados problemas en la sustentabilidad que hoy se ven reflejados en el calentamiento global, el agotamiento de los suelos y la pérdida de biodiversidad.
La biotecnología moderna busca desarrollar nuevos procesos aplicables a la agricultura que permitan proveer los recursos necesarios para los seres humanos sin comprometer a las futuras generaciones. Para ello es necesario estudiar y comprender procesos naturales que luego pueden convertirse en nuevas tecnologías basadas en los avances recientes de la biología molecular y la genética.
La fijación biológica de nitrógeno constituye un excelente ejemplo ya que permite a las plantas crecer sin el agregado de fertilizantes y evitar así sus efectos sobre el cambio climático, la salud y la calidad del agua. El proceso involucra la interacción mutuamente beneficiosa (simbiosis) entre bacterias del suelo (rizobios) y plantas de la familia leguminosas.
El grupo de Biología de Raíz del Instituto de Biotecnología y Biología Molecular, dependiente de la Facultad de Ciencias Exactas de la UNLP y del CONICET, viene desde hace unos años estudiando cómo se establece y regula esta compleja interacción entre organismos tan lejanos evolutivamente y han publicado recientemente un trabajo que contribuye a entender de que forma se establece un nuevo órgano en la raíz de la planta que permite a las bacterias alojarse en su interior y convertir nitrógeno atmosférico (N2) a formas químicas que pueden ser incorporadas al metabolismo de la planta y de todos los seres vivos.
El Doctor Flavio Blanco autor del trabajo explicó: “esto ocurre en un órgano que se forma en la raíz durante este proceso, el nódulo. El trabajo se inició hace algunos años con el descubrimiento de la proteína NF-YC1, que controla la expresión de genes en el contexto de la nodulación y la posterior caracterización de otros factores asociados a este proceso. En este nuevo trabajo mostramos que NF-YC1 se une directamente al ADN y controla genes del ciclo celular que son necesarios para la formación y crecimiento de los nódulos. Uno de estos genes codifica para una ciclina, que es una familia de genes responsables de regular como las células progresan en el ciclo celular y se dividen”.
“La formación del nódulo requiere la reactivación de la división de las células de la raíz y esto ocurre por la acción de una ciclina de tipo P4 identificada durante este trabajo. Sorprendentemente, la infección de las bacterias para llegar a ocupar las células internas del nódulo también es dependiente de la acción de esta ciclina P4, ya que el silenciamiento de su gen produjo un menor número de nódulos y una disminución de los eventos de infección en la epidermis de la raíz”.
Resta dilucidar la forma en que la ciclina afecta la infección, si lo hace a través de la regulación de procesos celulares vinculados a la entrada de la bacteria o es una consecuencia indirecta del anormal desarrollo de los nódulos en las plantas que tienen silenciado el gen. La comprensión de las bases moleculares de la organogénesis del nódulo y de la infección bacteriana abre perspectivas para el mejoramiento del proceso, así como para la ansiada posibilidad de transferir la capacidad de que las plantas obtengan su propio nitrógeno por fuera de las plantas leguminosas. La capacitación de los cereales para llevar a cabo este proceso simbiótico con bacterias permitiría disminuir o incluso suprimir el uso de fertilizantes nitrogenados, contribuyendo a combatir el cambio climático.
El trabajo fue publicado en la prestigiosa revista New Phytologist, una de las más importantes del campo de la biología celular y molecular de plantas. Fue realizado en colaboración con el grupo de Epigenética y ARNs no codificantes (EPILAB) del Instituto de Agrobiotecnología del Litoral, Universidad Nacional del Litoral. Ambos grupos de investigación sostienen una larga colaboración y forman parte de consorcios nacionales (RIBOLEG, Redes Federales de Alto impacto, MINCyT) e internacionales (LOCOSYM, CNRS-CONICET).
