A diferencia de los animales, el hecho de que las plantas no puedan desplazarse las obliga a desarrollar mecanismos muy sofisticados para responder a las variaciones de su entorno.

Así, una de las principales estrategias que utilizan es modificar rápidamente sus patrones de expresión genética, lo que a su vez genera modificaciones en su crecimiento y desarrollo, permitiéndoles tener plasticidad y adaptación de acuerdo a las condiciones ambientales.

El Dr. José Miguel Álvarez, académico del Centro de Genómica y Bioinformática de la Universidad Mayor, demostró que estos cambios en la expresión genética pueden llegar a ser tan rápidos, que algunas plantas expuestas a alteraciones en la disponibilidad de nitrógeno, nutriente fundamental para su crecimiento, pueden producirlos en tan solo 5 minutos.

Estas fueron las conclusiones de su último estudio, el cual fue publicado en la revista Nature communications, y destacado por el Faculty1000Prime, asociación de académicos lideres a nivel mundial en investigación de alto impacto.

Consultado por la importancia de estos hallazgos, el académico explica que la respuesta al nitrógeno es muy importante para la agricultura, ya que es requerido en altas cantidades y de manera oportuna para obtener una optima productividad.

“Es por esta razón que nutrientes nitrogenados – como urea o guano – se usan en grandes cantidades para optimizar la producción”, cuenta, agregando que “pese a que se ha investigado por más de dos décadas la adaptación de las plantas a los cambios en la disponibilidad de nitrógeno, los mecanismos de cómo cambia la expresión genética son poco conocidos”.

Además, la investigación liderada por el Dr. Álvarez da luces sobre cómo ocurre esta adaptación:

“El equipo demostró que una proteína, denominada NLP7, actúa como regulador maestro de los cambios de expresión genética producidos por el nitrógeno. NLP7 produce una cascada y una amplificación rápida de la señal en respuesta al nitrógeno. Primero regula rápidamente la expresión genética de otros reguladores, que a su vez propagan la respuesta a más genes. Esto implica que, modificando solo una proteína maestra, como NLP7, se pueden alterar ampliamente los cambios en la expresión genética, el crecimiento de las plantas y como consecuencia, modificar la adaptación de la planta a cambios en la disponibilidad de nitrógeno”, explica.

Otra novedad de este estudio fue el uso de estrategias multidisciplinarias que incluyeron pruebas genéticas, uso y desarrollo de nuevas técnicas genómicas (análisis de más de 25.000 genes de manera simultánea), todo esto acompañado del uso de herramientas computacionales para el análisis de estos datos.

“Definitivamente fue un esfuerzo y trabajo de equipo” dice el Dr. Álvarez, quien detalla que el estudio se realizó en la Arabidopsis, una planta de ciclo de vida rápido que es utilizada en el laboratorio. Sin embargo, este descubrimiento tiene un alto potencial de que en el futuro sea probado y aplicado en plantas de interés agronómico.

Esta investigación también podría ayudar a acelerar procesos de mejoramiento genético de plantas para desarrollar variedades que presenten mayor eficiencia en el uso del nitrógeno, así como también mayores potenciales productivos. Por ejemplo, el nitrógeno tiene un efecto similar en el tomate y maíz, por lo que este conocimiento se puede utilizar en cultivos comerciales.