Científicos del Conicet y de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA, en colaboración con la Universidad de Nueva York, identificaron un gen que actúa como un interruptor de saciedad de nitrógeno en Arabidopsis thaliana, lo que podría contribuir a mejorar la eficiencia en el uso de fertilizantes.
Científicos del Conicet y de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (FCEN-UBA), en colaboración con investigadores de la Universidad de Nueva York (NYU), en Estados Unidos, identificaron un gen que actúa como un interruptor de saciedad de nitrógeno en Arabidopsis thaliana, una planta modelo utilizada en investigación. El estudio fue publicado en la revista The Plant Cell.
El nitrógeno (N) es un nutriente esencial para el crecimiento de los cultivos, ya que interviene en el desarrollo de la biomasa, el rendimiento de grano, la arquitectura radicular y la fotosíntesis. Según explicó Mariana Obertello, directora del estudio e investigadora del Conicet en el Instituto de Investigaciones en Ingeniería Genética y Biología Molecular Dr. Héctor Torres (INGEBI-Conicet), las plantas solo absorben alrededor del 50 por ciento del nitrógeno disponible en los fertilizantes, que son costosos y generan impacto ambiental.
El gen identificado, denominado HHO5, es un factor de transcripción que regula directa o indirectamente alrededor del 12 por ciento de los genes que responden a la dosis de nitrógeno en la planta. Según Obertello, cuando la planta acumula suficiente nitrógeno orgánico, el gen HHO5 se activa y produce una cascada de respuestas: reprime los genes que absorben nitrato del suelo (como NRT1.1) e induce genes relacionados con el metabolismo del nitrógeno orgánico.
En el estudio se eliminó el gen HHO5 en plantas mutantes, lo que resultó en una absorción casi tres veces mayor de nitrógeno inorgánico en ciertas condiciones. Sin embargo, estas plantas presentaron raíces más cortas, menos semillas por fruto y semillas con menor contenido de nitrógeno.
El equipo de investigación también comprobó que HHO5 apaga directamente los genes de absorción de nitrógeno inorgánico y que, cuando activa otros genes, lo hace junto con la proteína WRKY21. Los análisis bioinformáticos permitieron integrar datos genómicos publicados para construir un modelo de red regulatoria que conecta a HHO5 con sus genes blanco.
Jorge Muschietti, investigador del Conicet en el INGEBI y en el Departamento de Biodiversidad y Biología Experimental de la FCEN-UBA, señaló que el siguiente paso es buscar mecanismos y genes homólogos en cultivos de interés agronómico como arroz, maíz y trigo. Obertello agregó que el conocimiento de este mecanismo podría permitir el desarrollo de variedades de cultivo que absorban más nitrógeno del suelo, reduciendo la necesidad de fertilizantes.
El proyecto se realizó en colaboración con el laboratorio de Gloria Coruzzi en el Centro de Genómica y Biología de Sistemas del Departamento de Biología de la NYU, con la participación de Will E Hinckley, Joseph Swift, Samantha Frangos y Shao-Shan Carol Huang, y también de Francisco Romei, del INGEBI y la FCEN-UBA.