Un estudio innovador, liderado por investigadores del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (CBGP) y el Centro de Investigación en Agrigenómica (CRAG), ha revelado el mecanismo a través del cual la celulosa bacteriana promueve la regeneración de tejidos vegetales. Este trabajo, que ha sido publicado recientemente en la revista Science Advances, cuenta con la colaboración de expertos del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB-CSIC) y la Universidad Estatal de Colorado.
La celulosa bacteriana, producida por ciertas bacterias en forma de biofilm, se compone de fibras de celulosa altamente puras. Aunque su uso en aplicaciones biomédicas humanas ha demostrado una notable biocompatibilidad, sus efectos en las plantas no habían sido suficientemente explorados hasta ahora.
Mecanismos de Regeneración Revelados
El equipo científico ha comprobado que los parches de celulosa bacteriana inducen la regeneración del tejido vegetal y han identificado por primera vez el mecanismo molecular que sustenta este proceso. Al aplicar estos parches en heridas de hojas de las plantas modelo Nicotiana benthamiana y Arabidopsis thaliana, se observó la formación de nuevas células a ambos lados del corte solo dos días después de la lesión, logrando un cierre total tras siete días. Este fenómeno fue facilitado por la celulosa bacteriana, a diferencia de otras matrices similares como la celulosa vegetal, lo que sugiere características únicas en su funcionamiento.
Los investigadores también hallaron que los parches contienen citoquininas, hormonas esenciales para el desarrollo vegetal. Según explica Nerea Ruiz-Solaní, coautora del estudio: «Las plantas con señales defectuosas de citoquininas no respondieron a los parches, confirmando así su importancia en el proceso regenerativo».
Interacción entre Señalización y Defensa
Aparte de las citoquininas, se detectó producción de estrés oxidativo (ROS) en las áreas lesionadas tras la aplicación del material. Mediante análisis genómicos y bioinformáticos, los científicos identificaron genes específicos relacionados con respuestas bióticas, es decir, mecanismos defensivos contra patógenos. Se descubrió que el factor de transcripción WRKY8 interactúa directamente con el promotor del gen GSTF7, lo que provoca una acumulación significativa de ROS.
Un hallazgo crucial es que la activación simultánea de las vías asociadas a citoquininas y defensa es lo que conduce a la regeneración observada; un descubrimiento relevante dado que estos mecanismos habían sido estudiados por separado anteriormente. Sin embargo, aún queda mucho por investigar para comprender completamente cómo se activa el ciclo celular y la diferenciación durante este proceso regenerativo.
Implicaciones para la Agricultura
Miguel Moreno-Risueño, colíder del estudio y especialista en regeneración vegetal del CBGP, afirma: «La celulosa bacteriana activa un programa transcripcional único distinto al típico proceso regenerativo por heridas». Esta investigación podría tener importantes repercusiones en prácticas agrícolas como cicatrización para prevenir infecciones, así como aplicaciones en injertos y cuidado específico para plantas ornamentales como viñedos o cultivos de rosas.
Dicha investigación comenzó en 2016 a partir de proyectos conjuntos entre los grupos liderados por Núria Sánchez Coll, del CRAG, y Anna Laromaine, del ICMAB-CSIC. Estos esfuerzos colaborativos incluyeron asociaciones con empresas como AGROMILLORA y Forestal Catalana S.A., permitiendo realizar ensayos preliminares en campo. No obstante, se requieren más estudios para validar la eficacia real de los parches CB en condiciones agrícolas reales.
Colaboraciones Futuras
Núria Sánchez Coll resalta el valor colaborativo detrás del proyecto: «Este esfuerzo ha fomentado sinergias interesantes tanto entre grupos académicos como con el sector industrial, abriendo nuevas oportunidades para explorar los mecanismos regenerativos en plantas y sus potenciales aplicaciones biotecnológicas».
Preguntas sobre la noticia
¿Qué es la celulosa bacteriana y cómo se utiliza en la investigación?
La celulosa bacteriana (CB) es un material sintetizado por ciertas bacterias en forma de biofilm o biopelícula, que consiste en fibras de celulosa extremadamente puras. Se ha utilizado ampliamente en aplicaciones biomédicas debido a su alto grado de biocompatibilidad, pero su uso en plantas era desconocido hasta este estudio.
¿Cuál es el principal hallazgo del estudio sobre la celulosa bacteriana?
El estudio ha demostrado que los parches de celulosa bacteriana inducen la regeneración del tejido vegetal y han identificado el mecanismo molecular preciso que subyace a este proceso, lo que representa un avance significativo en la comprensión de la regeneración en plantas.
¿Cómo afecta la celulosa bacteriana a la cicatrización de heridas en plantas?
Los parches de celulosa bacteriana aplicados en heridas de hojas de plantas modelo como Nicotiana benthamiana y Arabidopsis thaliana promovieron la formación de nuevas células y el cierre completo de las heridas en un corto periodo, mostrando una eficacia superior a otras matrices similares.
¿Qué papel juegan las citoquininas en el proceso de regeneración?
Las citoquininas son hormonas involucradas en el desarrollo vegetal. El estudio encontró que las plantas con señalización defectuosa de citoquininas no respondieron a los parches de CB, confirmando su importancia crucial para desencadenar la regeneración del tejido.
¿Cuáles son las implicaciones prácticas de esta investigación?
Esta investigación tiene importantes implicaciones para prácticas agrícolas, incluyendo la cicatrización de heridas para prevenir infecciones y aplicaciones en injertos, poda y cuidado de plantas ornamentales, lo que podría tener repercusiones económicas significativas.
¿Qué se necesita para avanzar en esta línea de investigación?
Aún se requieren más estudios en condiciones de campo para confirmar la eficacia de los parches CB, así como recursos adicionales para facilitar la transferencia tecnológica entre la investigación fundamental y el sector productivo.
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