Plantas extremas, un modelo para comprender la adaptación al estrés ambiental

Algunas plantas, a las que llamamos «plantas extremas», toleran o incluso aprecian los ambientes que son demasiado salados, demasiado secos o demasiado fríos, donde la mayoría de las especies de plantas no pueden sobrevivir. Durante mucho tiempo, los mecanismos de respuesta al estrés ambiental se han estudiado con una planta común Arabidopsis thaliana (Cressed love), que pertenece a la familia de la mostaza, la colza o incluso la col. Fue elegido como organismo modelo por las muchas ventajas que tiene: un ciclo de vida rápido, una gran producción de semillas, autofecundación, un genoma relativamente pequeño… ¡Sin embargo, está lejos de tolerar las duras condiciones ambientales! El equipo de José Denini, profesor de la Universidad de Stanford en California, ofrece un enfoque diferente al estudiar la respuesta al estrés no en especies susceptibles, sino en especies resistentes.

“Es hora de elegir los modelos adecuados para comprender estos mecanismos”, coincide Alexander Beer, investigador del Instituto de Biología Molecular (IBMP) del CNRS, que estudia estas plantas extremas, sobre todo porque la secuenciación del genoma nunca ha sido técnica y El trabajo consiste en comparar las respuestas al estrés y la sal en este caso (fuertemente asociado con el estrés hídrico y, por lo tanto, con la actividad humana y el calentamiento global), para cuatro especies con genomas similares: dos especies naturalmente tolerantes (Salogenio de Utrema Y el Schrenkiella parvula) y dos más sensibles )Sesemperium Irio Y el Arabidopsis thaliana).

Primera observación: en un ambiente salino, mientras que las plantas sensibles interceptan el crecimiento de sus raíces, las plantas tolerantes continúan creciendo… Para comprender esta diferencia de comportamiento, el equipo se centró en un método «clásico» de respuesta de las plantas: regular la expresión génica bajo la influencia de una hormona vegetal conocida por controlar su crecimiento en condiciones de estrés, el ácido abscísico (ABA). ABA generalmente actúa como un inhibidor del crecimiento cuando las condiciones se vuelven menos favorables, lo que permite que la planta ahorre sus recursos mientras espera una mejora. De forma individual, en una de las dos plantas extremas estudiadas, Schrenkiella parvulaPor el contrario, ABA acelera el crecimiento.

Al confiar en la secuenciación de alto rendimiento para identificar diferencias en la expresión génica en respuesta a ABA (RNA-Seq, secuenciación de ARN) y para determinar las secuencias reguladoras en el genoma (DAP-seq o secuenciación de purificación por afinidad de ADN), los científicos encontraron marcadas diferencias en Schrenkiella parvula. También destacaron la importancia de otras hormonas vegetales como la auxina, conocida por su papel clave en el control del crecimiento y el desarrollo.

Sin cuestionar la utilidad de estos descubrimientos, Alexander Beer señala, sin embargo, que el vínculo directo entre la tolerancia al estrés salino de Schrenkiella parvula Queda por demostrar la singularidad de su respuesta a altas concentraciones de ABA. «Por ejemplo, fue interesante cuantificar ABA, que es un análisis de rutina, para ver si esta planta produce más que otras plantas o lo sintetiza más rápidamente en condiciones de estrés», señala.

En cualquier caso, este estudio subraya el interés de los modelos extremos en mejorar la comprensión de los mecanismos de respuesta y tolerancia de las plantas a los estreses ambientales. También destaca la diversidad de estrategias de las plantas hipersensibles: mantener sus raíces con una capa protectora, fortalecer sus células o, como aquí, cambiar las vías de respuesta a ABA. Será necesario esperar para obtener más información para considerar la posibilidad de transferir estos hallazgos por gen o cirugía genética a plantas cultivadas relevantes.