Identificado un nuevo factor clave en la tolerancia a arsénico en plantas

El arsénico, un elemento altamente tóxico presente de forma natural en el medio ambiente, constituye una amenaza global para los organismos vivos, comprometiendo la seguridad y el rendimiento de los cultivos. Aunque las plantas han desarrollado sistemas de tolerancia al arsénico esenciales para su supervivencia, su presencia en los suelos reduce el crecimiento de las mismas y conlleva graves pérdidas económicas en la agricultura. Esto es particularmente relevante en el cultivo de arroz, sobre todo en países asiáticos donde este cultivo es la fuente principal de alimento y la contaminación por arsénico es especialmente importante.

La publicación en la revista New Phytologyst del nuevo trabajo del grupo de Antonio Leyva en el CNB-CSIC identifica un factor de transcripción llamado GLABRA2 como un nuevo regulador de la tolerancia al arsénico en plantas. GLABRA2 es conocido por ser una proteína que regula la formación de tricomas (pelos en las hojas) y los pelos radiculares (en la raíz). Los pelos radiculares juegan un papel fundamental en la capacidad de absorción de nutrientes y arsénico. La identificación de GLABRA2 indica que este regulador es esencial para modular el número de pelos radiculares en función de la capacidad de detoxificación y expulsión de arsénico del interior de la planta.

Leyva, responsable del proyecto detalla “las investigaciones actuales en este tema se centran en dos áreas, por un lado, identificar especies vegetales que puedan contribuir a la eliminación de arsénico de suelo contaminado (fitorremediación) y, por otro, identificar factores clave en los mecanismos de percepción de arsénico en plantas con el fin de identificar y desarrollar plantas que eviten la exposición de los seres vivos a este carcinógeno.” “Uno de nuestros objetivos consiste en identificar el factor coordinador de la respuesta de tolerancia a arsénico. Para ello, utilizamos una aproximación a gran escala para identificar reguladores clave de la respuesta a arsénico en Arabidopsis thaliana. De los 95 posibles reguladores identificados inicialmente, decidimos profundizar en el estudio de GLABRA2 ya que podría integrar programas de desarrollo como la densidad de los pelos de la raíz con la tolerancia a arsénico”.

 Micaela A. Navarro y Cristina Navarro, investigadoras del CNB-CSIC y coautoras del trabajo, explican “la planta mutante sin GLABRA2 presenta un mayor número de pelos radiculares, por lo que pensaríamos que permite una mayor entrada de arsénico y la planta sería más sensible al mismo. Sin embargo, el efecto observado es el contrario, la planta es más tolerante y acumula menos arsénico”. “Hemos demostrado que GLABRA2 actúa como un represor de la respuesta a arsénico. En presencia de este carcinógeno la expresión de GLABRA2 se reduce rápidamente, permitiendo la puesta en marcha de los mecanismos de tolerancia, entre ellos, la activación de transportadores que expulsan el arsénico al exterior de la planta. Estos resultados demuestran que las plantas son capaces de activar una respuesta coordinada del control de la densidad de pelos de la raíz con capacidad para reducir la acumulación de arsénico en el interior de la planta”.

Los hallazgos de este trabajo, realizado en colaboración con la Universidad Autónoma de Madrid, la Universidad de Navarra, la Universidad de California San Diego (California) y el Instituto Salk en la Jolla (California), destacan a GLABRA2 como un nuevo integrador de la respuesta al arsénico con procesos de desarrollo. Estos resultados ofrecen por tanto nuevas perspectivas para la obtención de nuevas variedades de cultivos, en particular de arroz, que sean más seguros, con un contenido reducido de arsénico y con una alta eficiencia en el mantenimiento del rendimiento de la producción en cultivos crecidos en suelos o en presencia de aguas contaminadas por arsénico.

CNB-CSIC Comunicación