Determinando las bases de las semillas del futuro

Por J. M. Mulet, el 6 julio, 2021. Categoría(s): Isabel Cored • Master en Biotecnología vegetal • Master IBMCP ✎ 17

Post escrito por Isabel Cored Villacampa, alumna del Máster de Biotecnología molecular y celular de plantas.

Según la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO), para alimentar a casi 10 mil millones de habitantes en 2050 será necesaria una transformación radical del sistema agroalimentario mundial. Tendremos que desarrollar nuevas formas de producir y consumir los recursos disponibles para alcanzar los requerimientos de una población en constante crecimiento.
Y tras esta apocalíptica introducción, he de decir que no todo está perdido. La biotecnología vegetal, la rama de la ciencia que estudia todo lo que pueden aportarnos las plantas, podría tener las soluciones a este y otros retos que nos depare el futuro -y el presente-. Uno de los abordajes es la mejora vegetal para obtener semillas con nuevas características de interés, pues éstas son el pilar fundamental de la alimentación humana y animal. Para lograrlo, es fundamental determinar las bases moleculares de su desarrollo.

Imagen 1. Las semillas mejoradas aumentarán el rendimiento de los cultivos para conseguir los requerimientos de la población.

Concretamente, en el laboratorio donde estoy llevando a cabo mi trabajo de fin de máster, investigamos la señalización hormonal en el desarrollo de los frutos y semillas. Sí, las plantas también tienen hormonas, que actúan en multitud de procesos fundamentales, al igual que lo hacen las nuestras. Unas de las principales hormonas vegetales son las giberelinas, que se encargan de decirle a la semilla cuándo es la hora de germinar, estimulan el crecimiento del tallo y son fundamentales para iniciar la floración, entre otras muchas funciones.
Por otro lado, estas hormonas tienen unas enemigas, las proteínas DELLA. Las DELLA son una familia de proteínas que regulan la activación o represión de determinados genes, a través de otras proteínas que denominamos factores de transcripción. Cuando los niveles de giberelinas en la planta son altos, éstas y sus súbditos (otras proteínas del sistema) se encargan de degradar a las DELLA, evitando que realicen su función. Mientras que cuando hay una mayor cantidad de DELLA, la acción de las giberelinas queda reprimida. Dependiendo de las señales ambientales y del desarrollo de la planta, actúan unas u otras.

Imagen 2. Modelo que explica la acción antagonista entre giberelinas (GA) y las DELLA, mediada por la proteína GID1. Adaptación de (Li and He 2013).

¿Pero qué tienen que ver las DELLA con las semillas? Pues que recientes ensayos experimentales relacionan a estas proteínas con el aumento del tamaño de la semilla. Es decir, en presencia de estas proteínas (y en ausencia de sus enemigas las giberelinas), las plantas, a las que denominamos como mutantes dominantes DELLA, producen semillas de mayor tamaño que las plantas control y las que carecen de ellas. Y es a partir de aquí donde comienza el estudio del que formo parte.
Nuestro objetivo es descubrir cómo actúan estas proteínas en la semilla, así como conocer los genes que son regulados por las mismas. Todo ello, a través del estudio del tamaño y la morfología de las semillas, de su contenido metabólico (concentración de proteínas, azúcares y grasas) y del estudio del embrión contenido en la semilla. Pues una vez que un óvulo ha sido fecundado por el polen, se forma el embrión que dará lugar a la planta. Este proceso puede observarse al microscopio, obteniendo imágenes tan bonitas como esta (Imagen 3).

Imagen 3. Imágenes al microscopio de las etapas del desarrollo del embrión, en presencia (A) o ausencia (B) de un gen que regula el tamaño de la semilla (más pequeña en B). DAP significa días tras la polinización (Li and He 2013).

Además, no solo lo estamos estudiando en la planta modelo por excelencia de la investigación básica (llamada Arabidopsis thaliana), sino también en plantas de gran interés agronómico como son el guisante y el tomate.
En definitiva, podemos concluir este post afirmando que el tamaño importa. Obtener semillas más grandes, sin perder su calidad nutricional, aporta numerosas ventajas: Podrán mantenerse viables por más tiempo, incluso en suelos en condiciones desfavorables, logrando un mayor rendimiento de los cultivos. Y no solo eso, pues las semillas por sí solas ya son una importante fuente de alimento para humanos y animales. E incluso se podrían producir biocombustibles a partir de ellas, pero esto lo dejamos para otros investigadores.



17 Comentarios

    1. Enhorabuena, Isabel, por ese interesante resumen y por la línea de investigación, sin duda fundamental para nuestro futuro como especie. Espero que puedas seguir desarrollando tu trabajo y que tengas el apoyo necesario. Necesitamos talento en nuestro país!!! Las imágenes son muy bonitas. Ánimo y a seguir trabajando!!!

  1. Me ha gustado mucho este artículo !!, que interesante e importante es la labor que estás haciendo en la investigación de esas semillas que puedan contribuir a la alimentación futura humana y animal , y que quizás se puedan cultive en países con problemas de sequía !!!
    Que camino tan interesante para que la
    Población mundial tenga alimentos!!!

    1. Muchas gracias Lourdes!
      Tú lo has dicho, el estrés por sequía es uno de los más graves actualmente a lo largo de todo el planeta. Quién sabe si nuestra investigación también desvele mecanismos de las semillas relacionados con su relación con la sequía!

    1. Muchas gracias Carmen! Me gusta su visión, pero quizás nuestro objetivo no deba centrarse tanto en el de una alimentación más sana (según la propia definición, pues el consumo de semillas ya es saludable) sino más sostenible. Producir más con menos recursos o en condiciones desfavorables. Algo que lleva haciéndose desde tiempos inmemorables de forma natural o por la intervención de los humanos. La ventaja de la biotecnología es que podemos diseñar, estudiar y controlar los cambios que estamos realizando, para asegurarnos de que el producto final cumple con los exigentes requisitos que demanda la sociedad.

  2. ¡Qué gusto da leer este tipo de información! Claro, interesantísimo. Me despierta una gran curiosidad. Ánimo con esta y con futuras investigaciones.

  3. Hola, Isabel. ¡Qué artículo tan interesante! Al leerlo me ha surgido la duda de cuál es la diferencia entre estudiarlo en la planta Arabidopsis thaliana, en guisante y en tomate. Muchas gracias.

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