Cloroplastos: Avances en Ionomía para Cultivos Más Resistentes

MÚNICH / LONDRES (IT BOLTWISE) – Científicos de la LMU de Múnich han descifrado el ionoma de los cloroplastos de diversas especies vegetales. Este descubrimiento podría sentar las bases para nuevas estrategias biotecnológicas destinadas a aumentar la resistencia de las plantas y mejorar los rendimientos.

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La fotosíntesis es un proceso central a través del cual las plantas capturan anualmente alrededor de 258 mil millones de toneladas de CO2. Los cloroplastos desempeñan un papel crucial en este proceso, ya que son los responsables de llevarla a cabo. Para su correcto funcionamiento, estos orgánulos celulares requieren ciertos minerales, en particular iones metálicos como el hierro, el manganeso, el cobre y el zinc. Un desequilibrio en el equilibrio iónico puede afectar la fotosíntesis y, por lo tanto, influir negativamente en el crecimiento y el rendimiento de las plantas.

Un equipo de investigación liderado por el profesor Hans-Henning Kunz de la LMU de Múnich ha desentrañado ahora el ionoma de los cloroplastos, es decir, la totalidad de los iones metálicos presentes en los cloroplastos de diferentes especies vegetales. Este trabajo proporciona una base importante para comprender mejor la regulación del equilibrio mineral en los cloroplastos y desarrollar nuevos enfoques biotecnológicos. Los investigadores examinaron la composición elemental de los cloroplastos y las hojas de la planta modelo Arabidopsis thaliana, así como de otras tres especies, incluida Arabidopsis halleri, una planta hiperacumuladora de metales.

Curiosamente, los investigadores descubrieron que la concentración de metales en los cloroplastos era relativamente similar en todas las especies estudiadas. Incluso en Arabidopsis halleri, que presentaba aproximadamente 23 veces más zinc en el tejido foliar que otras especies, los niveles de zinc en los cloroplastos eran comparables a los de las demás plantas. Esto sugiere que las plantas mantienen el contenido de metales de sus cloroplastos dentro de ciertos rangos para proteger la fotosíntesis de un exceso de metales.

Una excepción fueron los iones de hierro, cuya concentración en los cloroplastos de Arabidopsis halleri era el doble de alta que en Arabidopsis thaliana. Para investigar si el ionoma de los cloroplastos puede modificarse genéticamente, los investigadores realizaron experimentos con una proteína de transporte de hierro específica. Una mutación de esta proteína provocó una acumulación de hierro en los cloroplastos hasta 14 veces mayor. Los resultados sugieren que el exceso de hierro se almacena en ferritinas, ya que en mutantes sin ferritina el contenido de hierro disminuyó de nuevo.

Estos hallazgos abren nuevas posibilidades para el desarrollo de estrategias biotecnológicas destinadas a aumentar la resistencia de las plantas, mejorar los rendimientos y adaptar el contenido nutricional de los alimentos. Los resultados de la investigación podrían contribuir a largo plazo a abordar los desafíos de la seguridad alimentaria mundial mejorando la eficiencia de la fotosíntesis y la capacidad de adaptación de las plantas a diferentes condiciones ambientales.