Investigadores del Instituto Milenio iBio logran importantes avances en el conocimiento de cómo las plantas usan el nitrógeno en su crecimiento

Científicos logran identificar nuevo mecanismo por el cual el nitrógeno, principal componente de los fertilizantes, aumenta el tamaño de las hojas de las plantas. Identificaron el mecanismo por el cual las plantas logran crecer 4 veces a los 7 días en respuesta a la disponibilidad de nitrato.

El nitrato es un nutriente que puede actuar como una señal potente en las plantas, a tal punto de regular el crecimiento de los brotes después de la germinación. Pese a este conocimiento, hasta antes de esta investigación, muchos aspectos no habían sido explorado, en Arabidopsis thaliana, planta modelo de investigación vegetal, y tampoco en otras especies vegetales.

El Dr. en Genética Molecular y Microbiología e investigador del Instituto Milenio de Biología Integrativa iBio, Sebastián Moreno, lideró una reciente publicación en la revista Current Biology (descargar aquí el paper) en la cual demostró, junto con el equipo de investigación del Instituto Milenio liderado por el Profesor de la Universidad Católica y Subdirector del iBio Dr. Rodrigo Gutiérrez, que el nitrato de potasio regula el crecimiento normal a través de la modulación del tamaño celular y la endoreplicación. “La endoreplicación es un proceso muy característico de las plantas por el cual aumentan su tamaño celular gracias a la duplicación de su material genético. Moreno y colaboradores, identificador genes responsables del proceso de endoreplicación mediado por nitrógeno. A través del aumento del material genético, las plantas logran crecimientos hasta cuatro veces mayor en plantas con fuentes de nitrato”.

A los siete días de ser expuestas a nitrato de potasio, comprobaron que las plantas crecen cuatro veces más que una planta sin fuente de este elemento. El Dr. Moreno dice que es clave, “ya que nos permitió identificar el momento exacto cuando las plantas logran aumentar su tamaño gracias al nitrógeno ambiental. Esto nos permitirá enfocar futuros trabajos y acortar la ventana de tiempo donde puede ser más relevante aplicar fertilizantes”.

En esta investigación participaron también el Dr. Javier Canales además de las doctoras Lilan Hong, Dana Robinson y Adrienne Roeder (últimos tres son de la Universidad Cornell, Estados Unidos).

Por su parte, el Dr. Javier Canales, dijo que este trabajo añade una nueva dimensión al campo de la investigación del nitrógeno en las plantas “ya que explica cómo estos organismos modifican su crecimiento en función de la disponibilidad de este nutriente en sus primeras etapas del desarrollo. Parte central de los resultados eran difíciles de predecir a priori, y la idea surgió a partir de un análisis de expresión masivo que realizamos durante el desarrollo temprano de Arabidopsis

Otro resultado es que logramos identificar el rol del gen LGO, inhibidor del ciclo celular, que promueve el aumento de material genético por célula y la consecuente expansión celular”, agregó el especialista. “a través de técnicas de microscopía de última generación, logramos identificar qué nitrógeno impacta el tamaño de las plantas exclusivamente a través del proceso de expansión celular, sin la necesidad de dividir sus células” señaló.

Finalmente, los expertos concluyen, “si bien la agricultura siempre ha entendido que el nitrógeno (fertilizantes) aumenta el tamaño de las plantas, este es un trabajo pionero en entender los mecanismos moleculares detrás de este aumento”.