Investiga estudiante del IPICYT capacidad del amaranto para obtener carbono de reservorios internos

La relevancia del hallazgo puede ser relevante para los cultivos de plantas alimenticias que forman cristales de oxalato de calcio, ya que supondría una nueva forma de tolerancia a sequías y suelos con alta salinidad.

  Una planta al encontrarse en estrés por falta de agua o por salinidad del suelo tiene acceso reducido al agua y cierra sus estomas para no perderla por evaporación. Al cerrar los estomas de la planta se cierra el acceso al necesario CO2 que necesita.

En la llamada “fase oscura” de la fotosíntesis, las hojas de la planta absorben dióxido de carbono (CO2) del aire a través de orificios denominados estomas, y con el sintetizan compuestos que requiere para crecer.

El estudiante del Doctorado en Biología Molecular Ivan Takeshi Cerritos Castro, junto a un grupo de estudiantes de ese posgrado en el IPICYT, han descubierto que la planta de amaranto (Amaranthus cruentus) tiene buena tolerancia al estrés salino o hídrico sin perder significativamente masa, es decir, puede obtener carbono durante el estrés y continuar creciendo.

Este trabajo fue presentado por el propio Ivan Takeshi dentro del Congreso de la International Plant Proteomics Organization (4th INPPO Conference), evento virtual en el que Ivan ganó el segundo lugar en la presentación de póster con el trabajo titulado “Amaranth calcium oxalate crystals as possible carbon pools”, con el que obtuvo el Premio “’Agrisera Best Poster Prize’”.

“Aunque los estomas de la planta estén cerrados se puede conseguir carbono de alguna forma para  seguir creciendo.  Es por ello, que nosotros  investigamos si el amaranto bajo estrés salino, pueden degradar sus cristales de oxalato de calcio y capturar el carbono que se libera como subproducto de ello, es algo similar a lo que sucede en la fase oscura de la fotosíntesis”, detalla Takeshi Cerritos. 

Agrega que cuando una planta se encuentra en estrés por falta de agua  o por salinidad del suelo, tiene un acceso reducido al agua y cierra sus estomas para no perderla por evaporación. Al cerrarse los estomas, se cierra también el acceso al dióxido de carbono (CO2) necesario para la planta.

El doctorante del IPICYT explica que algunas plantas como el amaranto forman pequeños cristales de oxalato de calcio en el interior de sus hojas, y hasta el momento, se cree que su función principal es ser un regulador de las concentraciones de calcio y oxalato, ya que altas concentraciones de ellos pueden ser perjudiciales para la planta.

Explica el proceso en laboratorio: “Aislamos los cristales de la hoja de amaranto, identificamos sus proteínas asociadas por cromatografía de líquidos acoplada a espectrometría de masas. De las proteínas que identificamos, la mayoría estaban relacionadas con la fotosíntesis. Después, buscamos directamente en las células que forman los cristales, si estaban presentes dos proteínas relacionadas con la fotosíntesis, por medio de marcaje con inmunoro y microscopía electrónica de transmisión”.

Dijo que en este proceso se detectaron las proteínas ATP sintasa subunidad b, y RuBisCO, en la zona donde se forman los cristales, mismas que están asociadas a la fase luminosa y oscura respectivamente. En una planta sometida a estrés salino, la RuBisCO se acumula en cantidades importantes alrededor de los cristales de oxalato de calcio, respecto a una planta creciendo normalmente.

¿Por qué esto es relevante?, porque RuBisCO es la proteína que se encarga de capturar el CO2 del aire y convertirlo en alimento para la planta. Así, con el hallazgo de cantidades importantes de esta proteína alrededor de los cristales de una planta en estrés salino, nos gustaría pensar que está ahí para capturar el COque se estaría liberando de los cristales en degradación.

Así, aunque la planta tenga sus estomas cerrados, podría mantener un suministro de CO2 a través de la degradación de sus cristales y continuar creciendo. Este hallazgo podría ser relevante para los cultivos de plantas alimenticias que forman cristales, ya que supone una nueva forma  de tolerancia a sequías y suelos con alta salinidad.

Ivan Takeshi Cerritos Castro ha realizado su trabajo de investigación bajo la dirección académica de la Dra. Ana Paulina Barba de la Rosa, Investigadora titular en la División de Biología Molecular (DBM) e Investigadora Nacional Nivel III del Conacyt. 

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