Una molécula permite redirigir temporalmente la fotosíntesis hacia la acumulación de nutrientes en plantas
Investigadores del IBMCP, centro mixto del CSIC y la UPV, identifican una molécula sintética capaz de reprogramar temporalmente los cloroplastos para favorecer la acumulación de vitamina E, proteínas o grasas en plantas sin modificación genética
El estudio muestra que esta molécula, denominada X57, puede actuar como un interruptor molecular que reduce temporalmente la actividad fotosintética y favorece que los cloroplastos pasen a funcionar como estructuras de almacenamiento de compuestos de interés nutricional, como vitamina E, proteínas o grasas.
El trabajo, publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), apunta a nuevas posibilidades para mejorar el valor nutricional de determinados cultivos sin necesidad de introducir modificaciones genéticas en las plantas.
Reprogramación temporal de los cloroplastos
La molécula X57 fue descubierta por el equipo del IBMCP liderado por Manuel Rodríguez Concepción, investigador del CSIC, y Jorge Lozano Juste, profesor de la UPV. En estudios anteriores, el grupo ya había demostrado que este compuesto podía llegar a triplicar la producción de tocoferoles, sustancias que actúan como vitamina E cuando son ingeridas a través de la dieta.
La nueva investigación profundiza en el mecanismo de acción de X57 y muestra que, al aplicarse sobre las plantas, los cloroplastos dejan de priorizar la fotosíntesis y redirigen parte de sus recursos hacia la acumulación de antioxidantes y otros compuestos de interés.
Según explica el IBMCP, este proceso no supone una transformación permanente. Al retirar la molécula, los cloroplastos recuperan su funcionamiento habitual y vuelven a realizar la fotosíntesis con normalidad.
Un proceso reversible y controlado
La clave del hallazgo es que la acción de X57 es reversible. La molécula se une e inhibe una enzima denominada SAL1, lo que provoca la acumulación de PAP, una señal que interviene en la comunicación entre los cloroplastos y el núcleo celular.
Esta señal modifica la expresión de determinados genes, reduce los niveles de citoquininas y altera la actividad de factores implicados en la formación y funcionamiento de los cloroplastos. Como resultado, estas estructuras pierden temporalmente parte de su identidad fotosintética y quedan preparadas para actuar como órganos de almacenamiento.
Una vez eliminada la molécula, se recupera la expresión de los genes relacionados con la fotosíntesis y los cloroplastos vuelven a su estado inicial.
Posibles aplicaciones en agricultura y biotecnología
El descubrimiento abre nuevas líneas de trabajo en agricultura, mejora vegetal y biotecnología. Una de las posibilidades planteadas por los investigadores es utilizar este tipo de herramientas para activar la acumulación de nutrientes en momentos concretos del ciclo del cultivo, por ejemplo, antes de la cosecha.
A diferencia de otras estrategias, el uso de X57 no requiere modificar genéticamente la planta, lo que podría facilitar su aplicación en distintos cultivos si los futuros estudios confirman su viabilidad agronómica, seguridad y eficacia en condiciones productivas.
Además de su posible interés aplicado, el trabajo permite comprender mejor la plasticidad de los orgánulos vegetales y la capacidad de las plantas para reorganizar funciones celulares según sus necesidades o condiciones ambientales.
En la investigación han participado también Michigan State University, Universität zu Köln y la empresa gallega GalChimia, de cuya librería procede el compuesto X57. El trabajo ha sido financiado principalmente por el programa Agroalnext, con apoyo del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, la Unión Europea a través de NextGenerationEU y la Generalitat Valenciana.
Fuente: CSIC / Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP)
