Descifran nuevos secretos sobre la regeneración de las plantas

El estudio de un equipo del CONICET, publicado en Nature Plants, identificó un mecanismo molecular que podría ser fundamental para obtener plantas fértiles a partir de células modificadas por ingeniería genética. Esto podría ser clave para la regeneración de especies de interés agronómico y potenciar la edición génica como método para el mejoramiento vegetal.

La capacidad de una planta para regenerarse a partir de un pequeño grupo de células representa hoy uno de los principales cuellos de botella en la aplicación de la edición génica con fines agrícolas. A pesar de que hoy resulta relativamente sencillo alterar genes de forma dirigida, lograr que esas células transformadas den lugar a un organismo completo y fértil sigue siendo un desafío para muchas especies de interés agronómico.

Avance publicado en Nature Plants
El equipo liderado por Javier Palatnik, investigador del CONICET en el Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario (IBR, CONICET–UNR), acaba de describir en Nature Plants el circuito molecular que regula la regeneración de raíces dañadas. Este trabajo ha merecido un destacado en la sección News & Views de la revista, subrayando su relevancia para el desarrollo de nuevas herramientas agrobiotecnológicas.

Sistema de doble control molecular
Los investigadores han identificado que la regeneración radicular depende de la interacción entre dos elementos clave:

1. Factores reguladores del crecimiento (GRFs): una familia de proteínas que activa genes vinculados al desarrollo de hojas, tallos y raíces.
2. miR396: un microARN que modula la abundancia de los GRFs, ajustando con precisión dónde y cuánto se expresan estos reguladores.

Esta red de control determina el balance entre zonas de proliferación celular y regiones de baja división, esenciales para restablecer la arquitectura de la raíz tras una lesión.

Metodología de alta resolución
Para desentrañar este mecanismo, el grupo empleó Arabidopsis thaliana como organismo modelo y combinó:

• Microscopía de fluorescencia de célula única, marcando genes específicos con sondas fluorescentes.
• Cortes milimétricos en la punta de la raíz, realizados con precisión quirúrgica.
• Seguimiento temporal de la activación génica tras la amputación, acumulando casi 1 000 horas de observación en laboratorios de la Universidad de Heidelberg.

Gracias a esta estrategia, pudieron distinguir dos estados durante la regeneración:

• “Estado cerrado”, donde las células madre se agrupan formando un nicho estructurado (similar al original).
• “Estado abierto”, con células madre dispersas, capaces de sostener el crecimiento aun sin reconstruir completamente la organización inicial.

Patentes y aplicaciones biotecnológicas
Desde 2005, los hallazgos del laboratorio de Palatnik han derivado en tres patentes internacionales (EE. UU., China):

1. Uso de GRFs para incrementar biomasa y resistencia a la sequía.
2. Proteína quimérica GRF–GIF, que potencia la actividad promotora del crecimiento.
3. Chimera GRF–GIF aplicada a trigo, demostrando su eficacia en la regeneración de cultivos.

Estos desarrollos ya han sido transferidos al sector privado y se encuentran en fases de prueba en distintas especies.

Desafíos y perspectivas futuras
Aunque la chimera GRF–GIF acelera la restauración de la “estructura cerrada”, su eficacia varía según la especie. “Es necesario optimizarla y entender a fondo su modo de acción para diseñar versiones más universales y potentes”, señala Palatnik. El objetivo es contar con herramientas que faciliten la regeneración en cultivos clave, acompañando los procesos de edición génica.

Reflexión de los autores
Julia Baulies, primera autora y becaria posdoctoral, destaca:

“Descubrir en cada célula cómo se reorganiza el patrón de división tras el daño fue apasionante. Observar algo jamás visto antes, a ese nivel de detalle, impulsa la curiosidad y abre un mundo de posibilidades para la biología vegetal.”