Científics de l'Institut de Biologia Molecular i Cel·lular de Plantes (CSIC-UPV) i de l'Institut de Química Física Rocasolano (CSIC) aconsegueixen estimular a voluntat la resistència de plantes a la sequera mitjançant la modificació d'un receptor molecular de la planta i la seva activació amb una molècula mimètica. El desenvolupament ha donat lloc a una patent.
Les plantes tractades amb iSB09, a la dreta, resisteixen fins a 16 dies de sequera i es recuperen quan es tornen a regar./ Imatge de Lozano-Juste et. al. Sci. Adv. 9, 2023.
Científics de l'Institut de Biologia Molecular i Cel·lular de Plantes (IBMCP), centre mixt del CSIC i de la Universitat Politècnica de València (UPV), i de l'Institut de Química Física Rocasolano (IQFR), també del CSIC, han desenvolupat un ‘fàrmac’ per activar la resistència de plantes de collita a la sequera.
Es tracta d'un mecanisme per activar a voluntat la senyalització de l'hormona vegetal anomenada àcid abscísic. Els investigadors han aplicat tècniques de la biomedicina a la biotecnologia agrícola, cosa que ha donat lloc a una patent. Els resultats es publiquen a Science Advances.
L'àcid abscísic (conegut com a ABA) és una hormona vegetal amb importants funcions dins de la fisiologia de les plantes. Participa en processos de desenvolupament i creixement, així com en la resposta adaptativa a l'estrès. L’activació d’aquesta fitohormona pot afavorir l’adaptació de les plantes a situacions d’estrès provocades per dèficit hídric.
En aquest projecte, els equips liderats per Pedro Luis Rodríguez a l'IBMCP de València i Armando Albert a l'IQFR de Madrid, van desenvolupar un mètode geneticoquímic per activar aquesta ruta de manera induïble i sense que perjudiqui el creixement de les plantes.
Un receptor modificat i una molècula mimètica activadora
Basant-se en l'estructura atòmica de les proteïnes implicades i utilitzant tècniques d'enginyeria genètica, els investigadors del CSIC han creat un receptor modificat d'ABA que s'activa mitjançant una molècula mimètica, anomenada iSB09.
Els resultats del treball mostren que les plantes portadores d’aquest receptor modificat i tractades amb iSB09 presenten gran tolerància a la sequera. "Aquesta combinació pot activar de manera eficient la ruta de l'ABA i genera protecció en posar en marxa els mecanismes adaptatius de la planta", assegura Pedro Luis Rodríguez, del IBMCP (CSIC-UPV). "Individualment, la molècula iSB09 també permet reduir la pèrdua dʻaigua per transpiració en plantes de tomàquet", puntualitza.
"És la primera vegada que es modifica un receptor de l'ABA en plantes de collita per adaptar-lo a una molècula mimètica de la fitohormona", afirma Armando Albert, investigador de l'IQFR-CSIC. “Aquesta molècula -la iSB09- presenta més persistència que la pròpia hormona ABA, que té una vida mitjana curta, i es pot afegir en el moment precís per protegir la planta davant de situacions de sequera”, explica.
Desenvolupar fàrmacs contra la sequera
Segons l'estudi, aquesta combinació permet reduir la dosi de productes agroquímics utilitzats en plantes de cultiu perquè la combinació amb el receptor modificat potencia l'efecte de la molècula. “El nostre objectiu és millorar la resistència de les plantes a la sequera i fins i tot, en casos extrems, permetre'n la supervivència fins que es restauri el reg”, revela Rodríguez. "L'objectiu és desenvolupar fàrmacs contra la sequera aplicant l'avançat coneixement molecular desenvolupat al món vegetal", remarca.
Per a aquest treball, els investigadors del CSIC han utilitzat estratègies aplicades prèviament en el camp de la biomedicina (conegudes com a 'descobriments de fàrmacs' o drug discovery), però en aquest cas traslladades a la biotecnologia agrícola. El mètode ha estat protegit mitjançant una patent de titularitat compartida entre el CSIC i la Universitat Politècnica de València, en ser l'Institut de Biologia Molecular i Cel·lular de Plantes un centre mixt.
Segons els investigadors, “la molècula iSB09 haurà de passar estudis de seguretat alimentària com qualsevol agroquímic, cosa que s'encarregarà de l'empresa que exploti aquesta molècula. La introducció del receptor modificat, com tota modificació genètica, està pendent de canvis a la legislació europea, per exemple, l'acceptació de la tècnica CRISPR en biotecnologia agrícola. Però les empreses poden utilitzar aquest abordatge a altres països on estigui permès”.
Contacte:
Departamento de Transferencia
de Conocimiento
Delegación Institucional
del CSIC en la Comunidad Valenciana