El grupo de ‘Crecimiento y respuestas a estrés durante el desarrollo temprano de las plantas’ del CBGP ha descubierto una novedosa asociación que permite eliminar proteínas asociadas la Revolución Verde y allana el camino hacia el desarrollo de cultivos más eficientes en la utilización de nutrientes y con mayor tolerancia a estrés
En la década de 1960, durante la Revolución Verde, la mejora en el rendimiento de los cultivos se debió en parte a variedades de menor tamaño con menos giberelinas (GA), fitohormonas que promueven el crecimiento, y niveles elevados de DELLAs, proteínas reguladoras nucleares que inhiben el crecimiento. Sin embargo, debido a que las DELLAs reducen la adquisición y asimilación del nitrógeno (N), la productividad de estas variedades dependía y depende en gran medida de la utilización de fertilizantes nitrogenados, una práctica agrícola que incrementa los costes de producción y genera problemas ambientales y de salud. Las plantas condicionan su crecimiento dependiendo de la disponibilidad de nutrientes. El carbono (C) y el nitrógeno (N) son los elementos más abundantes en las células vegetales, y su asimilación y metabolismo son interdependientes y tienen un profundo impacto en la expresión génica, la arquitectura, el crecimiento y el rendimiento de las plantas. Sin embargo, la interacción entre las vías de C y N ha sido poco estudiada. Desequilibrios en esta relación C/N causados por deficiencias de nutrientes en el suelo, como la limitación de N en suelos agrícolas, o por factores ambientales, como los altos niveles de CO 2 , afectan negativamente a la supervivencia y el rendimiento de los cultivos. Frente a este estrés C/N, las plantas desencadenan una respuesta específica que reduce el crecimiento y aumenta la acumulación de antocianinas.
En un estudio, publicado en la revista The Plant Cell, el grupo de 'Crecimiento y respuestas a estrés durante el desarrollo temprano de las plantas' ha descubierto que el estrés C/N potencia aún más la acumulación de DELLAs y reduce los niveles de GA en comparación con la limitación de N. Esta sobreacumulación de DELLAs es contrarrestada por la proteína E3-ligasa (ATL31) en la membrana, lo que evita una acumulación excesiva de DELLAs, que podría afectar negativamente el metabolismo de supervivencia o la recuperación del crecimiento tras la desaparición del estrés.
Una nueva estrategia para mejorar el crecimiento y la tolerancia al estrés C/N
Este nuevo mecanismo tiene varias implicaciones: aunque las DELLAs se acumulan en el núcleo tras estrés, hemos demostrado su degradación en el citosol debido a su interacción con la proteína ATL31 localizada en la membrana. Esta novedosa asociación añade complejidad a la conocida vía de degradación mediada por GA. Además, manipular los niveles de DELLAs suele generar plantas de bajo tamaño, pero aumentar la expresión de ATL31 reduce los niveles de DELLAs y mejora el crecimiento y la tolerancia al estrés C/N, sin alterar el desarrollo en condiciones C/N equilibradas. Esto sugiere que la manipulación de los niveles de ATL31 permite modular las respuestas al estrés mediadas por DELLAs con menor impacto en el desarrollo de la planta.
Estudios futuros indicarán el grado de conservación de la ruta ATL31 en los cultivos y cómo funcionan sus componentes moleculares. Dichos resultados abren la puerta al diseño de variedades de cultivos que requieran menos aportes de N (fertilizantes) y sean más tolerantes al estrés sin perder rendimiento, reduciendo costes de producción y su impacto ambiental.
Referencia bibliográfica:
Carrera-Castaño, G., Fañanás-Pueyo, I., Celada-Bustillos, L., Calleja-Cabrera, J., Molinelli-Rubiato, H., Contreras, Á., Maika, J.E., Simon, R., Pernas, M., Gómez, L., Oñate-Sánchez, L.✉ 2026. Membrane-associated DELLA degradation modulates growth under carbon/nitrogen imbalance . The Plant Cell koag013. DOI: 10.1093/plcell/koag013
