Un estudio ha dilucidado el mecanismo por el que la celulosa bacteriana media en la regeneración de los tejidos vegetales.
por el Centro de Investigación en Genómica Agrícola (CRAG)
El trabajo se ha publicado hoy en la revista Science Advances y cuenta con la colaboración de investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB-CSIC) y de la Universidad Estatal de Colorado.
La celulosa bacteriana (BC), sintetizada por ciertas bacterias en forma de biopelícula, está formada por fibras de celulosa de alta pureza. La BC se ha utilizado ampliamente en aplicaciones biomédicas humanas y ha demostrado un alto grado de biocompatibilidad, pero se desconocían sus posibles efectos curativos en plantas.
En este trabajo, los científicos han demostrado que las manchas de BC inducen la regeneración del tejido vegetal y han identificado por primera vez el mecanismo molecular preciso que subyace al proceso. Las hojas heridas de las plantas modelo Nicotiana benthamiana y Arabidopsis thaliana se cubrieron con manchas de BC y se observó la formación de nuevas células en ambos lados del corte dos días después de la herida, alcanzándose el cierre completo de la herida después de siete días.
Este proceso de cicatrización de heridas fue promovido por el BC pero no por otras matrices estructuralmente similares como la celulosa vegetal, lo que indica que el BC tenía características específicas más allá de prevenir la deshidratación o promover el contacto físico.
Los científicos descubrieron que los parches BC contienen citoquininas, una clase de hormonas involucradas en el desarrollo de las plantas.
«Las plantas con señalización de citoquininas defectuosa no respondieron a los parches BC, lo que confirma que las citoquininas son cruciales para desencadenar la regeneración», explica Nerea Ruiz-Solaní, coprimera autora del estudio.
El equipo también identificó la producción de estrés oxidativo (ROS) en los sitios de la herida tras la aplicación de BC. Los análisis genómicos y bioinformáticos permitieron a los científicos identificar los genes específicos involucrados en el proceso, que generalmente están asociados con respuestas bióticas, es decir, mecanismos de defensa contra patógenos. Se descubrió que el factor de transcripción WRKY8, que regula las respuestas de defensa, interactuaba directamente con el promotor del gen GSTF7, lo que conduce a la acumulación de ROS.
Es importante destacar que la activación simultánea de las vías de señalización de defensa y de las citoquininas es lo que da lugar a la regeneración tisular observada, un hallazgo novedoso, ya que estos mecanismos se habían estudiado anteriormente de forma independiente. Sería necesario realizar más investigaciones para dilucidar por completo las vías que conducen a la activación del ciclo celular y a la diferenciación funcional durante la regeneración.
«La celulosa bacteriana desencadena un programa transcripcional único que difiere de la regeneración típica inducida por heridas y callos», afirma Miguel Moreno-Risueño, codirector del estudio y experto en regeneración vegetal del CBGP.
Esta investigación tiene implicaciones importantes para las prácticas agrícolas, incluida la cicatrización de heridas para prevenir infecciones y aplicaciones en injertos, podas y cuidado de plantas ornamentales, particularmente en viñedos, cultivo de rosas y producción de pino piñonero.
Este trabajo se inició hace unos años, allá por 2016, con proyectos conjuntos entre grupos de investigación del CRAG y del ICMAB-CSIC liderados por Núria Sánchez Coll y Anna Laromaine, respectivamente, y en colaboración con empresas como AGROMILLORA y Forestal Catalana SA (proyectos Plant Healing y Plant Nanohealing), que realizaron ensayos de campo preliminares.
Regeneración de un corte en una hoja de Nicotiana benthamiana 7 días después de la aplicación de BC (flecha) en comparación con el control (punta de flecha). Crédito: CRAG
Dos placas circulares de BC en una placa de Petri. Crédito: CRAG
Mancha de BC en una hoja de Nicotiana benthamiana. Crédito: CRAG
Sin embargo, aún se necesitan más estudios de campo para confirmar la eficacia de los parches de BC en los injertos. Se necesitan más recursos de transferencia de tecnología para cerrar la brecha entre la investigación fundamental y el sector productivo, con importantes implicaciones económicas.
Núria Sánchez Coll, investigadora del CSIC en el CRAG y coautora principal, destaca el carácter colaborativo de esta investigación: «Este trabajo ha fomentado colaboraciones muy interesantes con otros grupos de investigación, así como con la industria, allanando el camino para futuros estudios sobre los mecanismos de regeneración de las plantas y sus posibles aplicaciones biotecnológicas».
Más información: Nerea Ruiz-Solaní et al, La celulosa bacteriana exógena induce la regeneración de tejidos vegetales a través de la regulación de citoquininas y redes de defensa, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adr1509 . www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adr1509
