La regeneración de plantas a partir de células modificadas por ingeniería genética es uno de los principales desafíos en biotecnología agrícola. Un equipo del Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario (IBR, CONICET – UNR), dirigido por Javier Palatnik, logró identificar un mecanismo molecular clave que define este proceso.
El estudio, realizado en la especie modelo Arabidopsis thaliana, demostró que la regeneración de raíces está regulada por la interacción entre dos componentes: una familia de proteínas llamadas factores reguladores del crecimiento (GRFs) y un microARN (miR396) que modula su expresión.
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Este equilibrio determina la activación de genes implicados en el crecimiento y diferenciación celular, lo que permite la formación de nuevas estructuras vegetales.
“Modificar genes en plantas es relativamente sencillo, pero lograr que una célula editada se convierta en una planta fértil sigue siendo un desafío”, explicó Palatnik. Según el investigador, este descubrimiento podría ser clave para la regeneración de cultivos de interés agronómico, un aspecto fundamental para la agrobiotecnología.
La investigación descubrió cómo las raíces se regeneran
La investigación, destacada en la sección News & Views de Nature Plants, abre nuevas posibilidades para optimizar la edición génica en especies de alto valor productivo, facilitando su propagación y mejoramiento genético.
“Fuimos los primeros en el mundo en estudiar este sistema; comenzamos en el 2005 con financiamientos a proyectos de ciencia básica. Sin embargo, los conocimientos que fuimos generando nos llevaron a la creación de tres patentes reconocidas y otorgadas en países con fuerte desarrollo tecnológico como Estados Unidos y China, que fueron transferidas al sector privado y hoy se encuentran en distintas etapas de aplicación”, indicó Palatnik.
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Entre los avances patentados se encuentra la demostración de que los factores reguladores del crecimiento (GRFs) pueden aumentar la biomasa y la tolerancia a la sequía, además de una proteína quimérica que potencia el desarrollo de las plantas.
Uno de los desarrollos más recientes, realizado en colaboración con la Universidad de California en Davis, estableció que la quimera GRF-GIF estimula la regeneración en plantas, con pruebas exitosas en trigo. Sin embargo, el investigador aclara que su aplicación aún tiene margen de mejora.
“Hay que mejorarlo y comprender en detalle cómo funciona para poder desarrollar versiones más eficaces en distintas especies. Esto abriría paso a una versión agrobiotecnológica de estas quimeras para hacerlas más potentes y universales”, explicó Palatnik.
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El grupo de científicos dedicó cerca de mil horas de trabajo en microscopía de fluorescencia y experimentación con tecnología avanzada en la Universidad de Heidelberg, en Alemania. Así lograron determinar que la interacción entre el microARN miR396 y los GRFs define cómo y dónde se dividen las células tras la amputación de la punta de la raíz, regulando la velocidad y eficacia del proceso regenerativo.
“Este sistema está activo en condiciones normales y contribuye a definir la estructura de la raíz”, indicó Julia Baulies, becaria posdoctoral del CONICET y primera autora del estudio.
Para profundizar en el mecanismo, los investigadores realizaron cortes precisos en raíces de Arabidopsis thaliana, una especie modelo en biología vegetal, y analizaron la activación genética en células individuales tras la lesión. “Fue un trabajo apasionante que requirió una gran preparación, ir al nivel de célula nos permitió entender qué es lo que está pasando y qué rol juega cada célula en la diversidad celular de la raíz”, explicó Baulies.
“Cuando comenzás a armar el rompecabezas con la información y te das cuenta de que estás observando algo que nadie nunca vio antes, es muy emocionante”, agregó.
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Uno de los hallazgos más novedosos fue la identificación de dos tipos de estructuras en la regeneración radicular: el “estado cerrado”, con células madre agrupadas en un nicho definido, y el “estado abierto”, donde las células madre permanecen dispersas.
Palatnik detalló que si la actividad de los GRFs aumenta, las raíces alcanzan más rápidamente el estado normal. En cambio, cuando su actividad es menor, las raíces permanecen en estado abierto, pero siguen creciendo. “Eso es algo que no había sido descripto hasta ahora, el hecho de que la raíz no reconstruya la estructura original durante la regeneración y que continúe creciendo gracias a la actividad de células madre dispersas”, concluyó.
