Célula altruista en defensa de la raíz cuando el agua escasea

M. en C. Gladys Jiménez Nopala y Dra. Helena Porta Ducoing

Dada su naturaleza sésil (apto para sentarse-, es decir que permanece sujeto al sustrato), las plantas terrestres no pueden alejarse de condiciones adversas en el medio ambiente en el que se desarrollan. Sin embargo, pueden cambiar la dirección del crecimiento de sus tallos, hojas y raíces para adaptarse a un ambiente desfavorable. A estos cambios se les llama tropismos. Los tropismos a simple vista se pueden apreciar como una flexión o curvatura de las hojas o la raíz hacia un estímulo si es favorable, o en contra de éste si no lo es. Un ejemplo es el hidrotropismo, que implica un cambio en el movimiento de la raíz hacia una fuente de agua. Este es uno de los temas del artículo que relatamos en esta reseña.

El hidrotropismo modula el desarrollo del sistema radicular favoreciendo un eficiente soporte de la planta, la accesibilidad de la raíz al agua y los nutrientes, y se le considera una respuesta de defensa a la sequía.

Otro de los temas a que los que nos referiremos es el sistema catabólico con el que la célula recambia sus componentes dañados, llamado autofagia, que literalmente significa auto-consumo. Eventos estresantes como la falta de nutrientes, la invasión de patógenos y la intoxicación, activan la autofagia, contribuyendo a la homeostasis (que es el proceso que mantiene el equilibrio celular).

En las plantas particularmente, la autofagia participa en el mantenimiento de procesos celulares básicos tales como la eliminación de agregados de proteínas mal plegadas y organelos dañados y la provisión de nutrientes (como azúcares o nitrógeno) durante periodos de inanición. Es un mecanismo de defensa que destruye patógenos intracelulares, participa en el desarrollo embrionario y en la senescencia (cambios que presenta una estructura o sistema a través del tiempo). La autofagia también se induce durante la respuesta al estrés abiótico o estrés por cambios en el medio ambiente como la sequía.

En nuestro trabajo de investigación demostramos que la autofagia es necesaria para que la raíz se curve en busca de agua, es decir para que ocurra el hidrotropismo, ya que plantas mutantes en varios genes de la autofagia son incapaces de dirigir la curvatura de la raíz hacia las zonas más húmedas del sustrato.

También observamos que el peróxido de hidrógeno (sí, agua oxigenada, H2 O2 ), que puede generar especies reactivas de oxígeno, moléculas involucradas en la comunicación dentro de la célula, se acumula en la zona de la raíz donde ocurre la curvatura. Las especies reactivas de oxígeno son productos tóxicos resultantes del metabolismo respiratorio (aeróbico) que son perjudiciales para la célula en concentraciones excesivas. Estas moléculas son altamente reactivas y pueden dañar componentes celulares, como proteínas, lípidos y ADN, y su acumulación ocasiona el estrés oxidativo. Con nuestro trabajo demostramos que durante la respuesta hidrotrópica, es decir cuando las raíces se curvan hacia la fuente de agua, se induce la producción de peróxido de hidrógeno y hay estrés oxidativo. Con el uso de inhibidores químicos de enzimas relacionadas a la producción de especies reactivas de oxígeno demostramos la importancia de su balance en la célula en la regulación de la respuesta hidrotrópica.

Resumiendo, nuestro trabajo ha demostrado que la autofagia es indispensable para que la raíz dirija su crecimiento en busca de agua y pro – ponemos que probablemente su función esté re – lacionada con la regulación del estrés oxidativo.

La autofagia es un proceso fundamental en varios de los procesos de la biología vegetal, por lo que consideramos que la investigación que hacemos en este campo es importante no sólo por tratar de comprender cómo este proce – so se desarrolla en las plantas en situaciones de estrés hídrico, sino también porque actualmen – te es un campo emergente y relevante que ha demostrado su importancia en el mejoramiento de los cultivos (cultivos transgénicos o fitomejoramiento) con respecto a su resistencia a dife – rentes tipos de estrés como la falta de agua, las temperaturas altas, la falta de nutrientes o al ataque de patógenos.