China inicia cultivo de plantas en su estación espacial
Una planta de arabidopsis thaliana que llegó a la estación espacial china el 29 de noviembre, ya comenzó a crecer.
Una planta de arabidopsis thaliana que llegó a la estación espacial china el pasado 29 de noviembre, a bordo de la nave espacial tripulada Shenzhou 15, comenzó a crecer.
Aproximadamente 20 horas después de salir de la Tierra y llegar a la estación, los astronautas chinos colocaron la arabidopsis thaliana en una incubadora biológica en el gabinete de experimentos ecológicos y de vida dentro del módulo de laboratorio Wentian de la estación espacial.
“Estamos utilizando arabidopsis thaliana cultivada en microgravedad para explorar cómo el entorno de microgravedad espacial regula la estructura y función de las células vegetales”, explicó Cai Weiming, investigador del Centro de Excelencia en Ciencias Moleculares de Plantas de la Academia de Ciencias de China.
Los investigadores hicieron preparativos en la Tierra durante más de seis años y esperan que el experimento en órbita promueva la mejora de la forma de las plantas de cultivo y ayude a aumentar el rendimiento de los cultivos.
El experimento
Durante el experimento espacial, algunos genes de arabidopsis involucrados en la respuesta de la gravedad serán modificados y etiquetados.
Los investigadores esperan estudiar el comportamiento de los genes en el entorno especial de microgravedad para comprender mejor sus funciones biológicas.
En los siguientes 30 a 50 días, realizarán un seguimiento automático en tiempo real de la morfología y el desarrollo de plantas silvestres, mutantes y transgénicas en microgravedad espacial indicó Cai.
Cuando las muestras de plantas regresen a la Tierra, los investigadores estudiarán sistemáticamente los efectos de la microgravedad espacial en la biología de las plantas, mediante el análisis de ómicas y el análisis de correlación de experimentos de microgravedad simulados en tierra.
Arabidopsis thaliana, no sólo es una planta de laboratorio
La a. thaliana es una brasicácea distribuida por todos los continentes, de tamaño pequeño (permite siembras de hasta mil plantas/m2), anual y con un ciclo vital relativamente corto (unas 6 semanas), muy prolífica (capaz de producir 10 mil semillas por planta) y sus semillas son viables varios años.
Además, es 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 que 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 un grupo de investigación propuso un estudio para establecer las potencialidades de las poblaciones silvestres de a. thaliana de Cataluña.
Modelo de Distribución de Especies
Dada la escasez de citas georeferenciadas de esta especie, crearon 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 les permitiera identificar las zonas donde a. thaliana puede vivir.
Gracias a este SDM se localizaron 40 nuevas poblaciones. Curiosamente, la mitad de estas poblaciones se encontraban a menos de 3 kilómetros del mar, sugiriendo una posible adaptación a los ambientes costeros.
Además, 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.
Plantas costeras
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.