Científicos de la Universidad de Tohoku revelaron que este canal de potasio favorece la elongación celular y ayuda a las plantas a competir por la luz
Redactor: Santiago Duarte
Editor: Camila Herrera R.
Investigadores de la Universidad de Tohoku, en Japón, determinaron por primera vez la función de AKT5, un canal que transporta potasio dentro de las plantas. Los experimentos con Arabidopsis thaliana mostraron que la molécula favorece el crecimiento de los pecíolos y mejora el desarrollo vegetal cuando los ejemplares crecen muy próximos entre sí.
El estudio, publicado el 2 de septiembre de 2026 en la revista Science Advances, resolvió una incógnita mantenida durante más de tres décadas. Aunque AKT5 había sido identificado anteriormente, los científicos no habían logrado detectar su actividad ni establecer qué función cumplía en la planta.
El potasio es uno de los tres nutrientes esenciales que los cultivos necesitan en mayores cantidades. Participa en el crecimiento celular, la fotosíntesis y la regulación del agua, mientras que los canales de potasio permiten trasladar sus iones a través de las membranas celulares.
Una modificación activa el canal de potasio
El laboratorio dirigido por Nobuyuki Uozumi intentó medir el transporte de potasio de AKT5 mediante sistemas de expresión en células animales. Las primeras pruebas no detectaron actividad, lo que ayudó a explicar por qué el funcionamiento del canal había permanecido oculto durante tanto tiempo.
La situación cambió cuando los investigadores incorporaron una enzima capaz de agregar grupos fosfato a las proteínas. Tras esa fosforilación, AKT5 comenzó a transportar iones de potasio y produjo una corriente eléctrica medible.
El resultado indica que el canal permanece normalmente en una conformación inactiva y necesita una señal molecular específica para abrirse. Este control permite regular cuándo y dónde ingresa el potasio en las células vegetales.
La investigación aporta una nueva dimensión al conocimiento sobre las funciones esenciales del potasio en las plantas, pues identifica una de las vías concretas utilizadas para distribuir este elemento dentro de los tejidos.
La estructura de AKT5 explicó su apertura
El equipo empleó microscopía crioelectrónica para reconstruir la estructura tridimensional de AKT5 en estados cerrado y previo a la apertura. La molécula presentó una configuración semejante a la de otros canales conocidos, pero con capacidad para experimentar una transformación que habilita el transporte.
Los científicos reemplazaron el aminoácido aspartato situado en la posición 403 por alanina. Este único cambio alteró profundamente la estructura y permitió que AKT5 transportara potasio incluso sin recibir la fosforilación necesaria en su estado normal.
Los resultados sugieren que la activación ocurre mediante un cambio estructural concentrado alrededor de esa posición. Al modificarse la forma de la proteína, el canal pasa de un estado inactivo a otro capaz de conducir los iones hacia el interior celular.
Las plantas sin AKT5 desarrollaron pecíolos más cortos
Después de esclarecer el mecanismo de activación, los investigadores examinaron la ubicación de AKT5 en Arabidopsis thaliana. Encontraron una presencia especialmente elevada en los pecíolos, las estructuras que conectan las hojas con el tallo.
Las plantas que carecían del canal desarrollaron pecíolos más cortos que los ejemplares normales. El equipo atribuye esta diferencia a que AKT5 introduce potasio en las células, incrementa su presión interna y favorece su elongación.
El pecíolo ayuda a colocar la hoja en una posición adecuada para captar la radiación solar. Esta función se vuelve especialmente importante cuando varias plantas comparten un espacio reducido y sus hojas compiten por recibir luz, un proceso relacionado con otros mecanismos vegetales de respuesta a la sombra.
En condiciones de alta densidad, las plantas deficientes en AKT5 crecieron menos y alcanzaron un tamaño inferior al de los ejemplares normales. La diferencia respalda la idea de que el canal contribuye a la adaptación estructural necesaria para competir dentro de poblaciones densas.
El mecanismo podría orientar cultivos más densos
Los autores consideran que comprender y controlar la actividad de AKT5 podría ayudar a desarrollar sistemas agrícolas de alta densidad con menores pérdidas de productividad. Sin embargo, el estudio se realizó en una planta modelo y todavía no demuestra el mismo efecto en cultivos comerciales.
La aplicación potencial resulta especialmente interesante para hortalizas en las que el pecíolo constituye la parte consumida, como el apio y la acelga. Uozumi señaló que la regulación del canal podría permitir modificar en el futuro el tamaño y la textura de estas estructuras.
Antes de plantear una aplicación productiva será necesario identificar los genes equivalentes en cada especie, confirmar su función y comprobar que cualquier modificación conserve el rendimiento, la calidad y la estabilidad de las plantas en condiciones de campo.
El hallazgo tampoco significa que aumentar la fertilización potásica active automáticamente AKT5. El funcionamiento del canal depende de procesos moleculares dentro de la planta, mientras que la respuesta a los fertilizantes está condicionada por la disponibilidad del nutriente, el suelo, el agua y el genotipo.
La disponibilidad del potasio sigue siendo determinante
La identificación de AKT5 adquiere relevancia en un contexto donde la disminución del potasio disponible amenaza el rendimiento de numerosos cultivos. Una planta no puede aprovechar sus sistemas internos de transporte si el suelo no proporciona suficiente cantidad del nutriente.
El manejo debe basarse en análisis del suelo y en las necesidades específicas de cada especie. Investigaciones realizadas en horticultura han mostrado, por ejemplo, que el ajuste del potasio mediante fertirrigación influye en el rendimiento y la calidad del pepino, pero las dosis excesivas tampoco garantizan mejores resultados.
El trabajo de Tohoku permite distinguir dos etapas complementarias: la disponibilidad de potasio en el entorno radicular y su posterior circulación por los tejidos. AKT5 participa en esta segunda fase al controlar la entrada del ion en células vinculadas con el crecimiento del pecíolo.
Los próximos estudios deberán establecer qué enzima activa el canal en condiciones naturales, qué señales ambientales regulan el proceso y si existen variantes de AKT5 aprovechables en especies agrícolas. Esas respuestas determinarán si el mecanismo puede convertirse en una herramienta para mejorar el uso del espacio y la captación de luz.
Fuentes referenciales:
Phys.org
Universidad de Tohoku
Science Advances
