Logran descifrar piezas bioquímicas claves que limitan la clonación de una especie de eucalipto

Investigadores del Instituto de Botánica del Nordeste (UNNE-CONICET) obtuvieron nuevos conocimientos en el área de la biotecnología, a partir de un trabajo realizado como parte de una tesis doctoral con la que lograron explicar una de las razones sobre la dificultad para emitir raíces que tiene el Eucalyptus nitens a medida que envejece.

Paralelamente, además de bucear y profundizar estudios en zonas del conocimiento hasta ahora desconocidas, desarrollaron y transfirieron una herramienta tecnológica, que le permitirá a una empresa extranjera clonar o multiplicar de forma masiva esta especie de alto valor maderero.

Formación de recursos humanos, generación de nuevos conocimientos y transferencia tecnológica al sector productivo, el círculo ideal al que toda institución de altos estudios aspira concretar, se dieron en este caso.

Bajo la dirección del Doctor Pedro Alfonso Sansberro director del Grupo de Biotecnología Aplicada y Genómica Funcional del IBONE y la codirección de la doctora Susana Marcucci Poltri (INTA Castelar), la ingeniería Paula Gabriela Ayala, logró explicar en su tesis doctoral, una de las razones sobre la dificultad para emitir raíces que tiene el Eucalyptus nitens a medida que envejece.

Las plantas perennes (como son los árboles) al igual que los seres humanos también envejecen. Un individuo perenne se considera adulto una vez que floreció o, dicho de otra forma, que expresó sus órganos sexuales. A partir de allí entra en la adultez modificando su fisiología.

La adultez en los arboles perennes se expresa en estos rasgos: brota en menor medida, su crecimiento es menor, está más susceptible a enfermedades, se vuelve más difícil de clonar porque disminuye la capacidad de formar raíces adventicias, en un sistema in vitro disminuye la capacidad de formar yemas, etc. Estos efectos se acentúan en aquellas especies consideradas recalcitrantes como E. nitens y yerba mate,

La doctora Ayala planteó como táctica de su tesis doctoral, estudiar un ejemplar joven de eucalyptus nitens para conocer el mecanismo normal de transcripción de genes en el proceso de enraizamiento, a partir del cual les permitiría conocer las fallas que se producen en un individuo adulto al momento de producir raíces.

El enraizamiento adventicio cuenta de varias fases desde que se reprograma la célula hasta que se manifiesta la raíz. Los investigadores enfocaron el estudio en la fase de inducción o fase temprana, antes de que se produzcan las primeras divisiones celulares conducentes a la formación del primordio radical. “Comenzamos con individuos juveniles para poder estudiar toda la expresión de los genes intervinientes. Una vez obtenido el perfil de los genes que se expresaban en ese momento en el individuo juvenil, seleccionamos unos genes candidatos y los evaluamos con plantas de distintas edades”, expresó el doctor Sansberro.

“Queríamos ver en el individuo más adulto qué genes se dejaban de expresar o se expresaban nuevos genes que inhibían la formación de las raíces”.

De esa manera, la doctora Ayala junto al equipo de investigadores pudieron dilucidar el metabolismo hormonal involucrado en el proceso de formación de las raíces adventicias.

Por otros estudios realizado en la yerba mate y otras especies arbóreas, se sabía que las auxinas (una familia de hormonas en los vegetales) son las responsables directas de la formación de las raíces adventicias.

Este estudio permitió interpretar el metabolismo de las auxinas en las estacas del Eucaliptus nitens. Una de las conclusiones de la tesis es que para que haya enraizamiento debe haber un equilibrio en la relación de las distintas hormonas que intervienen en el proceso. Pero ese equilibro siempre debe ser a favor de las auxinas (mayor concentración) para que emita la raíz. Otro conocimiento adquirido es que el excedente de la auxina debe ser bloqueado de alguna manera para que no siga afectando el metabolismo de la estaca (la salud de la planta).

Un exceso de estas hormonas promoverá la formación de un tejido indiferenciado (una suerte de cáncer) que genera una desmedida división de células que recibe el nombre de “callo”. En la práctica genera una raíz no funcional y la planta muere por estrés hídrico al no poder absorber agua de manera suficiente.

Finalmente, ¿por qué las plantas adultas tienen dificultades para generar raíces? La respuesta dada por esta tesis es que no existe un equilibro hormonal en favor de las auxinas. En las plantas adultas, a nivel de las hojas hay un incremento en la expresión de ciertos genes que participan en la biosíntesis de hormonas pertenecientes a la familia de las citocininas en desmedro de auxinas y esta modificación por lo tanto inhibe la formación de raíces adventicias.

“Es razonable que exista mayor concentración de citocininas en las ramas de individuos adultos considerando que,  a esa edad, la planta busca formar la estructura de su copa; hecho por el cual, modifica la relación hormonal siendo las citocininas las encargadas de promover la brotación de las yemas siguiendo patrones regulares que determinarán la forma característica de la especie arborea”, explicó el doctor Sansberro.

Estas observaciones permiten correr la frontera del conocimiento en biotecnología y al mismo tiempo se está en condiciones de buscar una batería de alternativas para revertir la concentración de citoxininas,

“Hay herramientas para hacerlo y con eso podríamos lograr que ejemplares adultos mejoren la tasa de enraizamiento”, señaló el doctor Sansberro.

Este logro científico fue posible gracias a una beca doctoral cofinanciada CONICET – Empresas. El trabajo experimental se realizó en el marco de una Carta Acuerdo de Investigación celebrada entre la Facultad de Ciencias Agrarias (UNNE) y la empresa Forestal Bosques del Plata S.A., filial argentina del holding chileno forestal y papelero CMPC.

Desarrollo Biotecnológico. La empresa Forestal Bosque del Plata S.A. se acercó oportunamente a los investigadores del Grupo de Biotecnología Aplicada y Genómica Funcional del IBONE a fin de que atendieran una limitante en sus planes de mejoramiento genético, solicitando el desarrollo de un procedimiento con base en la biotecnología que le permitiera clonar en forma masiva y preservar el germoplasma de Eucalyptus nitens.

Esta especie originaria del sudeste de Australia posee una tolerancia natural al frío. Por sus características madereras es una de las más cultivadas en Chile, de acuerdo con los registros existen en el país trasandino unas 240 mil ha cultivadas con esta especie. En Argentina, las heladas afectan seriamente el establecimiento de las plantaciones jóvenes de las especies de eucaliptos tradicionalmente utilizadas por su rápido crecimiento por lo que existe un renovado interés para realizar cruzamientos con E. nitens a fin de incorporar su carácter tolerante a bajas temperaturas.

En 5 años se desarrolló la herramienta tecnológica que la empresa necesitaba. Se cumplió con todos los informes pactados y se les transfirió un procedimiento para obtener plantas de Eucalyptus nitens a partir de organogénesis directa de hojas, es decir a partir de la obtención de yemas adventicias por biotecnología y generación de plantas.

¿Qué son las yemas adventicias? A partir de semillas enviadas de Chile y tras hacerla germinar in vitro, se utilizaban los cotiledones para que mediante un procedimiento hormonal adecuado se logren obtener yemitas. Se llaman adventicias porque no se originan a partir de las yemas axilares preexistentes, sino que se las inducen a partir de células de los cotiledones.

Seguidamente, se induce su crecimiento y formación de raíces adventicias para obtener una planta idéntica a aquella que le dio origen. Cada cotiledón puede dar entre 10 a 30 yemas adventicias que luego se transformarán en plantas. Este proceso descrito constituye un método de clonación.

A eso se le sumó un método de crioconservación en nitrógeno líquido, una herramienta que necesitaba la empresa. Este método permite la conservación del germoplasma (material vegetal) por tiempo indefinido. En lugar de tener un huerto clonal y mantenerlo, resulta oneroso y susceptible al ataque de plagas, enfermedades y envejecimiento de las plantas. En consecuencia, se elaboró un protocolo para almacenar el material por tiempo indefinido en nitrógeno líquido, técnica similar a la utilizada para el almacenamiento de semen de toros.

La Dra. Ayala alcanzó su grado académico como Dra. De la Universidad Nacional del Nordeste en el Área Manejo de Recursos Naturales. Actualmente, desempeña sus funciones como becaria posdoctoral CONICET en la Estación Experimental Agropecuaria INTA Concordia, centro de mejoramiento de eucaliptos en nuestro país bajo la dirección de los Dres. Pedro Sansberro y Javier Oberschelp.

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