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07/01/2016

Arabidopsis thaliana, no sólo una planta de laboratorio. Importancia de las poblaciones silvestres catalanas

A. thaliana salinitat
Arabidopsis thaliana, la planta más estudiada del mundo a nivel genético y fisiológico, se encuentra distribuida por todos los continentes, adaptada al hábitat en el que vive, lo que implica una interesante variabilidad genética de sus poblaciones silvestres. Un estudio reciente ha localizado poblaciones de A. thaliana en Cataluña y ha constatado que la mitad se encuentra en zonas costeras y utilizan diversos mecanismos para combatir el estrés salino que les permiten reproducirse y vivir mejor en suelos salinos que las plantas de zonas de interior.

- ¿Con qué planta trabajas?
- Con Arabidopsis thaliana.
- ¡No la conozco! ¿Para qué sirve? ¿Tiene alguna propiedad medicinal? ¿Es un forraje? ¿Hace una flor bonita?
 
Siempre las mismas preguntas... Todo el mundo conoce los ratoncitos blancos y las moscas de la fruta (Drosophila) utilizadas en los laboratorios de ciencia animal pero su símil en la ciencia vegetal, la Arabidopsis, ha pasado desapercibido. Es por ello que, en primer lugar, me gustaría destacar los rasgos que han convertido esta especie en la planta más estudiada del mundo a nivel genético y fisiológico.
 
A. thaliana es una brasicácea distribuida por todos los continentes; de tamaño pequeño (permite siembras de hasta 1.000 plantas/m2); anual y con un ciclo vital relativamente corto (unas 6 semanas); muy prolífica (capaz de producir 10.000 semillas por planta) y sus semillas son viables varios años; autógama (capaz de autofecundarse); fácil de cruzar y de genoma corto (157 Mbps) pero con las características típicas de las otras angiospermas en cuanto a morfología, anatomía, crecimiento, desarrollo y respuestas al ambiente. Actualmente se dispone de la secuencia genómica completa y una enorme colección de mutantes que proporcionan un recurso de investigación único para plantas superiores (http://www.arabidopsis.org).
 
Todas estas propiedades la han convertido en una planta modelo para estudios moleculares y fenológicos. Muchos procesos biológicos, sin embargo, son de gran complejidad, implican la interacción de varios genes y los estudios exclusivamente moleculares no son suficientes. Aprovechar la variabilidad genética que se produce en poblaciones naturales de plantas gracias a la adaptación al hábitat donde viven puede ser de gran ayuda para entender procesos relacionados con la tolerancia a estreses ambientales. Es por ello que nuestro grupo de investigación propuso un estudio para establecer las potencialidades de las poblaciones silvestres de A. thaliana de Cataluña.
 
Dada la escasez de citas georeferenciadas de esta especie, creamos un Modelo de Distribución de Especies (SDM) a partir de herramientas de GIS (sistemas de información geográfica) y el software Miramon (desarrollado en la UAB por el CREAF) para obtener un mapa de distribución que nos permitiera identificar las zonas donde A. thaliana puede vivir. Gracias a este SDM se localizaron cuarenta nuevas poblaciones. Curiosamente, la mitad de estas poblaciones se encontraban a menos de 3 km del mar, sugiriendo una posible adaptación a los ambientes costeros.
 
La salinización de los suelos es una de las problemáticas que más afecta a los terrenos cultivables. Entender los mecanismos que utilizan las plantas para tolerar la salinidad es clave para combatir este problema. Aunque A. thaliana no es una planta halófila, demostrar que nuestras plantas costeras son capaces de reproducirse y vivir mejor que las plantas procedentes de zonas interiores en suelos con un alto contenido de sodio (Na) es el primer paso para poder indagar en las alteraciones genéticas responsables de esta adaptación. Gracias a la colaboración del Jardín Botánico Marimurtra de Blanes (lugar representativo del hábitat costero) y el ECAF de Santa Coloma de Farners (lugar representativo del hábitat de interior) se pudieron llevar a cabo varios trasplantes recíprocos que han corroborado una mejor aptitud de las plantas en su hábitat de origen y por lo tanto una adaptación de las plantas costeras a los suelos salinos.
 
Para confirmar que las plantas de A. thaliana procedentes de poblaciones costeras catalanas tienen más capacidad de tolerar la salinidad e investigar los mecanismos que utilizan, se han realizado varios experimentos en condiciones controladas a partir de semillas recogidas directamente del campo. Los resultados muestran que las plantas costeras utilizan más de un mecanismo para combatir el estrés salino pero la característica común en todas ellas es una mayor acumulación de Na en las hojas. Este Na seguramente es almacenado dentro de las vacuolas para lograr un mejor ajuste osmótico.
 
Por último, diversos análisis genéticos demuestran que, a pesar del alto porcentaje de alelos compartidos entre las poblaciones costeras y las del interior, hay polimorfismos (alteraciones genéticas) exclusivos de las plantas costeras. Hay que estudiar en detenimiento estas alteraciones ya que podrían ser responsables de la mayor tolerancia al estrés salino y aportar información clave para la mejora de cultivos.
 

Sílvia Busoms
Grupo de Investigación en Fisiología Vegetal
Departamento de Biología Animal, de Biología Vegetal y de Ecología

Referencias

 
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