Un equipo de investigadores del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (CBGP- UPM-INIA) y el Instituto de Bioquímica Vegetal y Fotosíntesis (CSIC) ha realizado un avance significativo en la comprensión de cómo las plantas enfrentan la alta salinidad. Este estudio internacional, publicado en la revista Nature, ha utilizado una innovadora técnica de microscopía que permite observar a escala celular los mecanismos de protección vegetal frente al exceso de sodio.
La investigación se centra en la función de una proteína clave conocida como SOS1, que juega un papel fundamental en la tolerancia a la salinidad. Este hallazgo es crucial para el desarrollo de soluciones biotecnológicas ante el creciente problema del aumento de sal en los suelos agrícolas, resultado de prácticas de riego intensivo y condiciones climáticas cada vez más secas.
Innovación tecnológica al servicio de la ciencia
Priya Ramakrishna, investigadora principal del estudio y asociada a la École Polytechnique Fédérale de Lausanne y la Universidad de Lausana, explica que el éxito del estudio se debe a la combinación de técnicas avanzadas. La microscopía CryoNanoSIMS (Cryo Nanoscale Secondary Ion Mass Spectrometry), desarrollada en Suiza, ha permitido realizar análisis elementales con resolución subcelular. Esto ha facilitado un examen detallado de cómo se distribuye la proteína SOS1 dentro de las células vegetales.
Además del CBGP y el CSIC, varias instituciones suizas han colaborado en este proyecto, incluyendo la Escuela Politécnica Federal de Lausana, la Universidad de Lausana y la ETH de Zúrich.
El papel crucial de SOS1
En los sistemas agrícolas, el agua utilizada para riego contiene pequeñas cantidades de sales que se acumulan en las capas superiores del suelo tras la evaporación. Entre estas sales, los iones de sodio son especialmente problemáticos debido a su toxicidad al competir con los iones esenciales como el potasio.
José M. Pardo, investigador del CSIC en el IBVF, señala que ya se había evidenciado previamente que SOS1 es responsable del transporte específico del sodio a través de las membranas celulares. Esta proteína no solo expulsa el sodio acumulado hacia el suelo, sino que también lo redistribuye entre diferentes órganos vegetales mediante el sistema conductivo.
Nuevas perspectivas para la biotecnología agrícola
Otro mecanismo esencial para enfrentar la salinidad es el almacenamiento de iones de sodio en vacuolas celulares, donde pueden ser retenidos sin afectar los procesos bioquímicos vitales. Sin embargo, hasta ahora no se habían identificado las proteínas responsables de esta acumulación vacuolar. Francisco Gámez-Arjona, también investigador del CSIC en el IBVF, destaca que este trabajo demuestra que SOS1 es fundamental para este proceso en tejidos poco diferenciados donde aún no existe un sistema eficaz para eliminar el sodio acumulado.
Francisco J. Quintero, director del estudio en el IBVF, enfatiza que este descubrimiento refuerza la importancia conocida de SOS1 en la tolerancia salina y abre nuevas vías para su aplicación biotecnológica. Se plantea investigar cómo se regula el direccionamiento de SOS1 hacia diferentes membranas celulares y cómo esta nueva función puede potenciar la capacidad detoxificante ante estrés salino.
Finalmente, Clara Sánchez, investigadora del CSIC en el CBGP-UPM-INIA, resalta que este trabajo ejemplifica cómo los avances tecnológicos permiten explorar funciones celulares previamente inalcanzables. La mejora en las capacidades analíticas ha sido clave para demostrar el papel crítico que desempeña SOS1 en el manejo del sodio dentro de las vacuolas.
Publicación Original:
Ramakrishna, P., Gámez-Arjona, F.M., Bellani, E., Martin-Olmos, C., Escrig, S., De Bellis, D., De Luca, A., Pardo, J.M., Quintero, F.J., Genoud, C., Sánchez-Rodriguez, C, Geldner, N., Meibom, A. 2025. Elemental cryo-imaging reveals SOS1-dependent vacuolar sodium accumulation. Nature 1–6. DOI: 10.1038/s41586-024-08403-y
Preguntas sobre la noticia
¿Qué técnica se ha utilizado para estudiar la tolerancia de las plantas a la salinidad?
Se ha utilizado una nueva técnica de microscopía llamada CryoNanoSIMS (Cryo Nanoscale Secondary Ion Mass Spectrometry), que permite el análisis elemental con resolución subcelular.
¿Cuál es la proteína clave identificada en el estudio?
La proteína clave identificada en el estudio es SOS1, que actúa en el transporte de sodio a través de las membranas biológicas y es fundamental para la tolerancia a la salinidad en las plantas.
¿Cómo afecta el sodio a las plantas?
El sodio puede ser tóxico para las plantas porque compite con los iones de potasio, un macronutriente esencial. El exceso de sodio se acumula en el suelo debido a la evaporación del agua de riego, lo que puede afectar negativamente el crecimiento y desarrollo de las plantas.
¿Qué nuevas vías de investigación se abren gracias a este estudio?
El estudio abre nuevas vías para investigar cómo se controla el direccionamiento de SOS1 hacia diferentes membranas celulares y cómo esta función puede ser aprovechada para aumentar la capacidad detoxificante de las plantas sometidas a estrés salino.
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