Plantas podrían transmitir 'memoria' de estrés a progenie aumentando resistencia

Según los investigadores de Penn State, al manipular la expresión de un gen se puede inducir una forma de "memoria de estrés" en las plantas, la que puede ser heredada por una progenie.

Lo anterior les da el potencial de un crecimiento más vigoroso, resistente y productivo, informó la universidad.

El científico sugirió que el descubrimiento tiene implicaciones significativas para el fitomejoramiento.

Como la técnica es epigenética -que implica la expresión de genes existentes y no la introducción de nuevo material genético de otra planta- los cultivos criados con esta tecnología podrían evitar la controversia asociada con los organismos y alimentos genéticamente modificados.

"Un gen, MSH1, nos da acceso a aquello que controla una amplia gama de redes de resiliencia de las plantas", explicó Sally Mackenzie, profesora de ciencias de plantas en la Facultad de Ciencias Agrícolas y profesora de biología en la Facultad de Ciencias Eberly.

"Cuando una planta experimenta un estrés como la sequía o el calor extremo prolongado, tiene la capacidad de adaptarse rápidamente a su entorno para volverse fenotípicamente 'plástica' o flexible".

MSH1

Los investigadores explicaron que hay muchas formas de inactivar el gen MSH1. "Cuando las plantas se modifican epigenéticamente, pueden modificar muchos genes de la manera más simple posible", señaló Mackenzie.

Eso incluye ajustar el reloj circadiano, detectar la luz y desencadenar el crecimiento y las fases reproductivas, y modificar las respuestas hormonales para darles la máxima flexibilidad y hacerlas más resistentes.

Las plantas que "detectan" el estrés después de silenciar el gen MSH1 pueden ajustar su crecimiento y cambiar la configuración de la raíz, limitar la biomasa aérea, retrasar el tiempo de floración y alterar su respuesta a los estímulos ambientales.

Esas respuestas son "recordadas", informaron los investigadores, y pasan a la cría selectiva a través de muchas generaciones.

"En nuestra investigación, mostramos que esta condición de memoria es heredable a la progenie, pero ocurre solo en una parte, de modo que hay hermanos llenos con memoria y sin memoria", comentó Mackenzie, el presidente de Lloyd y Dottie Huck para Functional Genómica.

"Eso da como resultado cambios definibles en la expresión génica que afectan la 'plasticidad' fenotípica de una planta. Sugerimos que todas las plantas tienen esta capacidad, y que la condición que describimos probablemente sea una parte importante de cómo las plantas transmiten la memoria de su entorno a la progenie de precondición".

Arquitectura de la planta

Al ajustar la arquitectura epigenética de una planta, los investigadores pudieron acceder a su red de resiliencia y ver cómo los genes se expresan rápida y ampliamente para ajustar el crecimiento de una planta para adaptarse al medio ambiente, señaló Mackenzie, director del Instituto de Plantas en Penn State.

Los investigadores sostienen que las plantas pueden ser "reprogramadas" epigenéticamente para expresar genes de manera diferente sin alterar el genotipo, lo que constituye un enfoque no tradicional de la reproducción.

Debido a que ahora pueden identificar redes de genes que parecen ser el objetivo de esta manipulación, los investigadores informan que las plantas tienen mecanismos diseñados para abordar el estrés o alterar el crecimiento, y se puede acceder a ellos.

En una investigación de seguimiento que ya se está realizando en el laboratorio de Mackenzie, los investigadores han suprimido los genes MSH1 en las plantas de tomate y soja y los experimentos de injerto se han probado en el campo con excelentes resultados de rendimiento.

Ahora se está trabajando en un experimento a gran escala para cultivar canola modificada con MSH1.