Los investigadores de la Universidad de Hiroshima están más cerca de identificar los procesos moleculares que subyacen a cómo las inundaciones privan a las plantas de oxígeno y cómo diseñar cultivos más resistentes.
por la Universidad de Hiroshima
Las inundaciones son un riesgo global, según el Banco Mundial, con la vida y la propiedad de miles de millones de personas amenazadas. Incluso más personas corren el riesgo de morir de hambre como consecuencia de las inundaciones: las aguas pueden ahogar los cultivos. Ahora, los investigadores están cada vez más cerca de identificar los procesos moleculares que subyacen a cómo las inundaciones privan a las plantas de oxígeno y cómo diseñar cultivos más resistentes.
A través de un metanálisis , que implica volver a analizar datos de otros estudios en masa, el equipo de la Escuela de Graduados de Ciencias Integradas para la Vida de la Universidad de Hiroshima descubrió varios genes comunes y sus mecanismos relacionados en el arroz (Oryza sativa) y el berro thale (Arabidopsis thaliana ).
Publicaron sus resultados el 19 de julio en Life .
«La hipoxia es un estrés abiótico para las plantas causado a menudo por inundaciones», dijo el primer autor Keita Tamura, refiriéndose a la falta de oxígeno causada por la sobresaturación. «Aunque se han realizado muchos estudios anteriormente, pensamos que se podrían encontrar mecanismos biológicos ocultos analizando múltiples estudios a través de un metanálisis de datos disponibles públicamente».
El equipo se centró en el arroz y el berro thale, ya que la genética de ambos se ha estudiado exhaustivamente y ha proporcionado una gran cantidad de datos. El arroz también se considera uno de los cultivos más importantes del mundo, ya que sirve como alimento básico para más de cuatro mil millones de personas, según el Grupo Consultivo para la Investigación Agrícola Internacional, por lo que es fundamental comprender cómo prevenir una respuesta de hipoxia en la planta, dijo Tamura. .
Los investigadores identificaron 29 pares de datos de secuenciación de ARN para el berro thale y 26 pares para el arroz para las plantas tanto en estado de oxígeno normal como privado de oxígeno de los conjuntos de datos disponibles. La secuenciación de ARN implica la transcripción de los planos genéticos del sujeto en un momento específico, lo que significa que los datos pueden usarse para investigar qué genes desencadenaron qué cambios, según el autor correspondiente, el profesor Hidemasa Bono.
«Al analizar los datos de secuenciación de ARN de los tratamientos de hipoxia en el berro y el arroz thale, identificamos 40 y 19 genes comúnmente regulados al alza y a la baja en ambas especies», dijo Bono. «Entre ellos, algunos factores de transcripción WRKY y cinamato-4-hidroxilasa, cuyo papel en la respuesta a la hipoxia aún se desconoce, se regularon al alza tanto en el berro thale como en el arroz».
Según Bono, esta regulación ascendente común significa que estas maquinarias moleculares se volvieron más activas bajo la privación de oxígeno, lo que indica que tienen responsabilidades mecánicas específicas sobre cómo responden las plantas.
Bono y Tamura compararon sus resultados con un metanálisis similar de hipoxia en muestras de tejido y células humanas. Descubrieron que dos de los genes comúnmente regulados al alza en el arroz y el berro thale estaban regulados a la baja en sus contrapartes humanas.
«Nuestro metanálisis sugiere distintos mecanismos moleculares bajo hipoxia en plantas y animales«, dijo Bono. «Se espera que los genes candidatos identificados en este estudio aclaren los nuevos mecanismos moleculares de las respuestas a la hipoxia en las plantas. En última instancia, planeamos manipular uno de los genes candidatos a través de la tecnología de edición del genoma para crear plantas tolerantes a las inundaciones».
Más información: Keita Tamura et al, Metaanálisis de datos de secuenciación de ARN de Arabidopsis y arroz bajo hipoxia, Life (2022). DOI: 10.3390/vida12071079
