Muchos cultivos de gran importancia económica, como son las leguminosas y los cereales, son plantas anuales, es decir, florecen solo una vez y después se agotan y mueren. Los mecanismos que determinan su floración están muy estudiados, pero existe un proceso degenerativo denominado parada proliferativa ”del que hasta ahora se tenía muy poca información. Ahora, un grupo de investigadoras del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat Politècnica de València (UPV) ha publicado el análisis más completo de este proceso. Un trabajo que permitirá diseñar nuevos experimentos que permitan controlar el período de floración.

Un proceso similar a la menopausia

En las plantas con un único episodio reproductivo, llamadas monocárpicas, el inicio de la reproducción está determinado por la formación de las primeras flores. Las señales que controlan ese proceso (como la luz, los cambios estacionales, la temperatura o la edad de la planta), están muy estudiados, pero poco se sabe del proceso de decadencia de la planta, un momento decisivo, pues marcará el inicio del fin de la vida útil de la planta.

En muchas especies, después de la producción de un cierto número de frutos se detiene la aparición de flores, una parada marcada por el cese de actividad de los meristemos, que son las reservas de células madre que mantienen el crecimiento y la producción de órganos de las plantas. “Este proceso, llamado ‘parada proliferativa’, podría denominarse ‘menopausia vegetal’, explica a National Geographic a través del correo electrónico Cristina Ferrándiz Maestre, investigadora del IBMCP y una de las autoras del estudio, publicado recientemente en la revista especializada ‘Current Biology’.

Inflorescencia de la planta
Foto: IBMCP

Imagen de una inflorescencia (disposición de las flores sobre el tallo, a la izquierda), del meristemo en 3D (en el centro), acompañados de proteínas fluorescentes (en verde, rojo y amarillo) representadas en cortes longitudinales del meristemo.

“La parada proliferativa ocurre en plantas al final de la época de floración, la reproductiva. Entonces, las células de los meristemos dejan de dividirse y de producir flores para que la planta invierta sus recursos en asegurar el desarrollo correcto de frutos y semillas.

El equipo de investigación de Ferrándiz en el IBMCP ha aplicado técnicas de biología molecular y celular, genética y análisis de imágenes a la especie Arabidopsis thaliana para definir en una amplia secuencia temporal los eventos moleculares y celulares que desencadenan esta parada de la proliferación. “Es como hacer un zoom en el meristemo para entender qué fases tienen lugar y qué las caracteriza”, argumenta Paz Merelo, investigadora del IBMCP que lidera el estudio.

El papel de las hormonas vegetales

Los científicos siguieron la pista de unas hormonas vegetales cruciales para la proliferación; las citoquininas, las cuales influyen en las divisiones celulares. "Descubrimos que son la primera respuesta visible de los meristemos que precede a la parada proliferativa -aclara Ferrandiz- Al disminuir esta señal hormonal, los meristemos detienen su proliferación, mientras que si producimos citoquininas exógenamente, la planta sigue produciendo flores. Si lo comparamos con la menopausia, las citoquininas actúan como las hormonas en los casos de las terapias sustitutivas.

Este estudio pionero, afirma la investigadora, ha permitido conocer de cerca cómo se comportan los meristemos y qué cambios experimentan, lo que posibilitará diseñar nuevos experimentos que permitan controlar el período de floración o los momentos finales de la planta. Por ejemplo, en la naturaleza, la regulación de este proceso, explica la experta, permitiría maximizar el éxito reproductivo de las plantas a través de la optimización de recursos, mientras que en los cultivos agronómicos, donde a veces las condiciones climáticas están más controladas (por ejemplo, en invernaderos) la posibilidad de prolongar la producción de flores y frutos podría traducirse en un importante de aumento de la rentabilidad de los cultivos.

A largo plazo, según Ferrandiz, este estudio podría ser la base para identificar los genes implicados en la regulación de las plantas, algo que podrían servir para mejorar el rendimiento a través de la biotecnología. Incluso podrían programarse paradas de proliferación ante previsiones meteorológicas adversas, o, al contrario, prolongar el período reproductivo de ciertas especies ante una previsión climática favorable. Un descubrimiento a todas luces prometedor.

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