La quinua y plantas similares altamente resistentes al estrés tienen estructuras únicas en forma de globos en su superficie llamadas "vejigas". Durante 127 años se ha pensado que estas vejigas ayudan a las plantas a resistir la sequía y las condiciones salinas. Sin embargo, una investigación reciente de la Universidad de Copenhague derriba esta teoría. Estas llamadas células de la vejiga en realidad tienen una función completamente diferente e importante. El descubrimiento permite cultivar plantas de quinua más resistentes, lo que permite un cultivo más amplio de este cultivo sostenible en todo el mundo.
Visto a través de un microscopio, parece un globo de agua. O una obra de arte en vidrio. Pero es sólo una de las llamadas células de la vejiga. Si te preguntas para qué sirve, no serías el primero. Durante 127 años, incluso los expertos más brillantes en biología vegetal han pensado que las vejigas llenas de líquido que cubren las hojas, los racimos de flores y los tallos de una variedad de plantas resistentes no se parecían en nada a lo que parecen hoy.
El descubrimiento, gracias a un nuevo estudio de la Universidad de Copenhague, va totalmente en contra de las expectativas de los investigadores. Este nuevo descubrimiento puede utilizarse para ampliar la gama de cultivos de este cultivo rico en nutrientes y resistente al clima.
"La quinua ha sido promocionada como un cultivo para el futuro porque es rica en proteínas y altamente tolerante a la sequía y la sal, así como al cambio climático. Los científicos creen que el secreto de la resistencia a la sequía de la quinua reside en las numerosas células epidérmicas de la vejiga en la superficie de la planta. Hasta ahora, se ha pensado que la función de las células epidérmicas de la vejiga es almacenar sal y agua". El profesor Michael Palmgren, del Departamento de Ciencias Vegetales y Ambientales, dijo: "Pero este no es el caso, y tenemos pruebas sólidas de ello".
Una barrera contra las plagas
Hace tres años, un equipo de investigación dirigido por el estudiante de doctorado Max Moog y su supervisor Michael Palmgren comenzó a estudiar las células epidérmicas de la vejiga de la planta de quinua de una forma sin precedentes. Esperan comprender cómo la planta resiste la sal y la sequía.
Para ello, los investigadores crearon plantas mutantes sin células de la vejiga y compararon sus respuestas a la sal y la sequía con plantas de quinua silvestre llenas de células de la vejiga.
Los investigadores se sorprendieron al descubrir que las células de la vejiga no tenían ningún impacto positivo en la capacidad de la planta para tolerar la sal y la sequía. Más bien, parecen debilitar la tolerancia. En cambio, las células de la vejiga actúan como defensa contra plagas y enfermedades.
"Ya sea que vertimos agua salada sobre las plantas mutantes sin células de la vejiga o las expusimos a la sequía, se comportaron sorprendentemente bien. Así que algo andaba mal. Por otro lado, pudimos ver que estaban infestadas con una gran cantidad de pequeños insectos, a diferencia de las plantas cubiertas con células de la vejiga. Fue entonces cuando me di cuenta de que las células de la vejiga deben tener una función completamente diferente", dijo Max Moog, ahora postdoctorado en el Departamento de Ciencias Vegetales y Ambientales y primer autor del estudio, publicado en la revista Current Biology.
Cuando los investigadores analizaron el material escondido dentro de las células de la vejiga, no encontraron la sal esperada, a pesar de que agregaron sal adicional a las plantas. En cambio, encontraron compuestos que repelen a los invasores.
"Descubrimos que las células de la vejiga actúan como una barrera tanto física como química contra las plagas hambrientas. Cuando pequeños insectos y ácaros caminan penosamente a través de una planta llena de células de la vejiga, no tienen forma de llegar a los jugosos brotes verdes que más les interesan. Una vez que intentan morder las células de la vejiga, descubren que el contenido es venenoso para ellos", dice Michael-Palmgren.
Las células epidérmicas de la vejiga de la quinua contienen ácido oxálico, un compuesto que también se encuentra en el ruibarbo y que es un veneno mortal para las plagas. Los experimentos también han demostrado que las células de la vejiga incluso protegen a la quinua de una de las enfermedades bacterianas más comunes de la planta, Pseudomonas syringae. Esto puede deberse a que las células de la vejiga cubren parcialmente los estomas de las hojas de las plantas, que son puntos de entrada para muchas bacterias invasoras.
"Nuestra hipótesis es que estas células de la vejiga también son resistentes a otras enfermedades de las plantas, como el mildiú, una enfermedad fúngica que limita gravemente el rendimiento de la quinua", dijo Max-Moog.
La clave para una "súper quinua" súper tolerante
Hay miles de variedades de este cultivo sudamericano y la densidad de las células de la vejiga en la superficie de la planta varía según la variedad. Pero hay mucha evidencia de que la densidad determina qué tan protectoras son las células de la vejiga.
"Es probable que las variedades de quinua con una mayor densidad de células de la vejiga sean más resistentes a las plagas y enfermedades. Por otro lado, pueden ser ligeramente menos tolerantes a la sal y la sequía. Y viceversa. Estas diferencias no cambian el hecho de que la quinua es generalmente muy tolerante a la sal y a la sequía". Max-Moog continúa: "Pero además de las células de la vejiga, debe haber células de la vejiga. Las razones hay que buscarlas en otros lugares. Mientras se hacen esfuerzos para expandir el cultivo de quinua en todo el mundo, los nuevos conocimientos podrían usarse para adaptar el cultivo a las condiciones de diferentes regiones. Por ejemplo, el sur de Europa es muy seco, mientras que en el norte de Europa las plagas son un problema mayor que la sequía".
Michael Palmgren cree que los nuevos resultados proporcionan un método específico para cultivar la "súper quinua" con relativa facilidad:
"Hasta la fecha, estas células de la vejiga se han pasado por alto en el mejoramiento de la quinua. Si desea un cultivo que sea súper resistente a las plagas y enfermedades, pero también tolerante a la salinidad y la sequía, puede optar por cultivar variedades con una densa cobertura de células de la vejiga. Así que ahora podemos tener una herramienta para obtener una 'súper quinua' más tolerante a través del cruzamiento".
Los hallazgos añaden una nueva dimensión a nuestra comprensión de la quinua. Hasta ahora, se sabe poco sobre cómo la planta se defiende del ataque de los depredadores.
"Ahora sabemos que la quinua puede resistir no sólo estreses abióticos como la sequía y la salinidad, sino también impactos bióticos como plagas y bacterias patógenas. Al mismo tiempo, también hemos descubierto el secreto de estas células de la vejiga de aspecto extraño". El profesor concluyó: "Este estudio es un ejemplo de cómo los hechos establecidos no siempre son ciertos".
Fuente compilada: ScitechDaily