Esta ‘memoria’ les permite recordar situaciones ambientales adversas como las olas de calor o los periodos de sequía y responder cada vez mejor a estos fenómenos desfavorables

El estudio demuestra que la maquinaría epigenética de las plantas les ayuda a responder de forma más rápida y eficiente ante periodos de estrés y reducir así los posibles daños

El trabajo, liderado por investigadores del Área de Fisiología Vegetal, ha sido publicado en las revistas ‘The Plant Journal’ y ‘Environmental and Experimental Botany’

Oviedo/Uviéu, 21 de octubre de 2022 – Una investigación liderada por la Universidad de Oviedo ha identificado por primera vez los mecanismos que utilizan los árboles para recordar situaciones ambientales desfavorables como las olas de calor o los periodos de sequía. Esta memoria les permite responder cada vez mejor en sucesivos periodos desfavorables, cada vez más frecuentes en el actual contexto de cambio climático, y transmitir esa información a sus hijos. La investigación ha sido publicada en las revistas The Plant Journal y Environmental and Experimental Botany, de máximo impacto en su área de conocimiento.

Los autores del trabajo, investigadores del Área de Fisiología Vegetal del Departamento de Biología de Organismos y Sistemas de la Universidad de Oviedo, hacen hincapié en que el cambio climático ya es una realidad, las temperaturas están aumentando y los periodos de sequía y alta irradiación son cada vez más frecuentes. En este contexto, resulta esencial comprender los mecanismos que explican cómo responden las plantas y se adaptan a estas situaciones ambientales desfavorables.

Los investigadores explican que la longevidad de los árboles y su vida anclada a un mismo lugar los lleva a tener que soportar muchas situaciones estresantes a lo largo de su vida. Muchas de ellas, sequías, olas de calor o frío, parásitos, las tienen que experimentar, inmóviles, varias veces a lo largo de su vida. Por el contrario, los animales –también los humanos-- disponemos de muchos recursos para afrontar estas situaciones, desde la huida hasta la construcción de herramientas o refugios. “La supervivencia animal radica en gran medida en la experiencia, que nos permite una mejor evaluación, anticipación y respuesta ante un riesgo y esta experiencia se basa en la memoria”, comenta Luis Valledor, profesor titular de Fisiología Vegetal de la Universidad de Oviedo. “Aunque las plantas estén muy alejadas de los animales, en nuestras investigaciones hemos revelado qué estrategias tienen los pinos para recordar un estrés, y cómo pueden pasar este conocimiento a su descendencia”, añade.

Memoria simple versus memoria compleja

Las plantas no poseen una memoria compleja basada en un sistema nervioso como el de los animales, sino que cuentan con sistemas mucho más simples a nivel celular. Cuando la planta está sometida a un estrés, la maquinaria epigenética activa los genes necesarios para responder y, además, modifica la transcripción para que la célula pueda sintetizar formas proteicas alternativas, denominadas isoformas, que permiten soportar mejor al estrés. Una vez finalizado el periodo de estrés, la mayoría de las proteínas vuelven a su estado original. “Con nuestro trabajo hemos demostrado por primera vez cómo este mecanismo, denominado splicing alternativo, se mantiene para un pequeño número de genes una vez que cesa el estrés. Esta es una de las bases de la memoria de las plantas”, destaca Víctor Fernández Roces, investigador del Área de Fisiología Vegetal de la Universidad de Oviedo.

La presencia de estas formas alternativas permite a las plantas responder de forma más rápida y eficiente cuando se repite una situación de estrés, reduciendo el daño sufrido por la planta. “Además hemos explicado los mecanismos moleculares implicados en el primado de semillas, es decir, cómo las madres pueden transmitir parte de sus conocimientos a su descendencia para que puedan adaptarse mejor al entorno desde el momento mismo de la germinación”, comenta Lara García-Campa, investigadora en esta misma área. Estos mecanismos permiten que las plántulas, generalmente débiles, puedan superar sus primeros contratiempos mejor que otros competidores de su entorno.

Estos resultados, que constituyen parte de las tesis doctorales de Lara García-Campa y Víctor Fernéndez Roces, se han publicado en las revistas The Plant Journal y Environmental and Experimental Botany, y son el resultado de varios años de trabajo de una línea de investigación activa por más de una década en nuestro grupo dentro del Área de Fisiología Vegetal de la Universidad de Oviedo. “En nuestro grupo combinamos distintas aproximaciones analíticas y moleculares de frontera, siguiendo una estrategia de biología de sistemas. Esto nos permite poder hacer una especie de zoom biológico para explicar la fisiología de las plantas en base a los cambios en la expresión de sus genes, proteínas o metabolitos”, comenta Luis Valledor.

Estos trabajos suponen no solo un gran avance en ciencia básica, descubriendo nuevos mecanismos implicados en la capacidad de adaptación al entorno y la resiliencia de los árboles, sino también en ciencia aplicada, puesto que muchas de estas moléculas se podrán emplear como biomarcadores. “Los biomarcadores permitirán seleccionar aquellos individuos que puedan adaptarse mejor a localizaciones concretas y, además, proporcionan una información relevante para evaluar en tiempo real el estado fisiológico de nuestros bosques. Son una pieza clave para mejorar su gestión y sostenibilidad en el actual contexto de cambio climático”, destaca Mónica Meijón, profesora titular de Fisiología Vegetal de la Universidad de Oviedo.