Fisiólogos de la Universidad de León estudian la capacidad de resistencia de la pared celular vegetal

Antonio Martín/DICYT Un grupo de fisiólogos vegetales de la Universidad de León ha analizado cómo las células vegetales son capaces de resistir la acción de un tipo de herbicida y de los beneficios que le reporta ante otros ataques. En concreto, cuando se administraba a las células un inhibidor del principal componente de la primera barrera de la célula, su pared celular, algunas actividades defensivas se reforzaban. Eran las actividades antioxidantes. Estos mecanismos sirvieron a las células para afrontar otros estreses, los causados por el cadmio y la sal.

El primer objetivo, según comenta a DiCYT una de las participantes en el estudio, Penélope García Angulo, "era saber si las células eran capaces de crecer si se las inhibía la síntesis del principal componente de la pared, la celulosa". Con este fin, los investigadores caracterizaron los cultivos celulares al aumentar el inhibidor y observaban si los cambios eran progresivos o se estancaban en el tiempo. El trabajo comenzó con el diclobenil y isoxaben, los inhibidores más estudiados en este campo científico. El diclobenil y el isoxaben son herbicidas comercializados bajo diferentes nombres comerciales.

La celulosa es el polímero más abundante en la tierra y es muy importante para la industria, pues de ella se obtiene el papel. Se desconocen actualmente varios factores implicados en su síntesis, por lo que aún no se ha conseguido sintetizarla in vitro. Los herbicidas son utilizados en fases de preemergencia y se aplican sobre el terreno de cultivo para inhiben el desarrollo de plantas que no interesan, las malas hierbas, explica García Angulo, que pertenece al área de Fisiología Vegetal de la Facultad de Ciencias Biológicas y Ambientales. Estos herbicidas afectan tanto a monocotiledóneas (grupo en el que se encuentran las gramíneas, como el maíz) y a dicotiledóneas (como las alubias o los tomates).

Habituación y deshabituación

En su último trabajo, los científicos trabajaron con cultivos celulares a los que aplicaban el diclobenil, el inhibidor. Paulatinamente, iban incrementando las dosis del herbicida. Los investigadores querían observar qué ocurría cuando a los cultivos celulares que se adaptaban a altas dosis del inhibidor y se les retiraba el producto. "Ante la deshabituación, se producían algunos cambios: en algunas ocasiones, algunos parámetros regresaban al punto inicial antes de la aplicación del inhibidor, pero otros estaban alterados, las células seguían presentando una alta adaptación al inhibidor", explica la científica.

Ante esta circunstancia, los investigadores se preguntaron qué mecanismos desarrollaron las plantas para mantener esa capacidad de resistencia. Para obtener la respuesta, se centraron en las actividades antioxidantes, por las que las células eliminan compuestos perjudiciales. "Algunas de estas actividades, efectivamente, estaban incrementadas". Por ejemplo, las de destoxificación. En una comparación con los seres humanos, es como si a una persona se sometiera a un entrenamiento cada vez más intensivo y, en un momento dado, su preparador físico cortara la preparación y analizara el desarrollo de sus músculos.

Las células vegetales, gracias a este entrenamiento, ya no sólo son capaces de tolerar altas dosis del inhibidor, sino de otros estreses. Los científicos probaron con cadmio o sal, y las células que desarrollaron los mecanismos tenían una mayor tolerancia. “Lo llamamos tolerancia cruzada”.

Adaptación de las plantas

Un segundo objetivo que forma parte de la investigación es conocer la adaptación de las plantas ante la imposibilidad de sintetizar celulosa. Los científicos han empezado a estudiar los sistemas de tolerancia de determinadas condiciones de estrés. La pared celular es la primera barrera y está implicada en muchos procesos defensivos. Al observar algún ataque, envía señales que activan los procesos defensivos, como las actividades antioxidantes.

Por este motivo, García Angulo considera que las aplicaciones que se abren a esta parte de la investigación “son muchas”: que la planta desarrolle sus propios sistemas de defensas ante patógenos, por ejemplo. “El estudio de estos mecanismos puede ayudar a investigaciones más aplicadas”, resume. Sin embargo, advierte que “los cultivos tengan estas características, no significa que la planta en condiciones naturales las mantengan”.

La pared celular vegetal

Además de celulosa, la pared celular vegetal está compuesta principalmente por un entrelazado de otros polisacáridos (peptinas y semicelulosas) y un 10% de proteínas. En la pared primaria, la celulosa representa más del 80%. La función principal de la celulosa es el soporte estructural, dirige el crecimiento de las células, está implicada en la velocidad de crecimiento y tiene un papel defensivo. Las semicelulosas participan en los mismos procesos, mientras que las peptinas forman geles que facilitan la hidratación y adhesión de las células. Los tres compuestos forman una red estructural.   Los investigadores de la Universidad de León pertenecen a un grupo internacional denominado Cell Wall Meetings, que trabaja exclusivamente en pared celular e inhibidores. La última reunión se produjo en Dinamarca en 2008 y tienen previsto volverse a ver en Portugal este año. Las investigaciones pertenecen a tres tesis doctorales, las de Antonio García Encina, Ana Alonso Simón y Hugo Mélida. Los dos primeros autores se han centrado en alubia, una dicotiledónea, mientras que el último se ha fijado en el maíz, una monocotiledónea, cuyas paredes celulares son algo distintas.