Cómo regulan las plantas la absorción de nitrógeno

Garantizar la disponibilidad suficiente de alimentos para una población mundial en crecimiento requiere cada vez más un mayor rendimiento de los cultivos, que depende en gran medida del aporte de nitrógeno en forma de nitrato en los fertilizantes. Actualmente, solo un tercio del nitrato aplicado a los suelos es empleado por las plantas, mientras que el resto contamina los acuíferos y contribuye a los gases de efecto invernadero.

El objetivo del proyecto financiado por la Unión Europea NITROSIGN (The molecular network linking nitrogen assimilation to growth) era incrementar la cantidad de nitrógeno del suelo absorbido por las plantas y mejorar la eficacia con la que las plantas asimilan este compuesto.

Para tal fin, los investigadores estudiaron una proteína de transporte de nitrógeno denominada NRT2.1, que desempeña un papel clave en la absorción de nitrógeno por las raíces vegetales. Estos descubrieron que el nitrato y los carbohidratos producidos por la fotosíntesis incrementan la producción de la proteína NRT2.1, favoreciendo potencialmente la asimilación de nitrógeno.

Dado que las plantas emplean el nitrógeno para sintetizar moléculas como el ADN y los aminoácidos, este compuesto es esencial para su crecimiento. En este sentido, los carbohidratos producidos por la fotosíntesis podrían indicar a la planta la necesidad de absorber más nitrógeno, permitiendo así que la planta crezca.

En un experimento posterior, los investigadores de NITROSIGN descubrieron que una proteína de regulación denominada proteína tipo Nin 7 (NLP7), que controla la cantidad de NRT2.1 producida en respuesta al nitrato, está implicada en la producción de NRT2.1 inducida por carbohidratos fotosintéticos, pero aún no se conoce su función exacta.

Tras analizar una amplia variedad de plantas que presentan distintas mutaciones en el gen que codifica para la proteína NLP7, los investigadores sugirieron que los carbohidratos fotosintéticos controlan la abundancia de la NLP7. Por medio de una red de interconexión, la NLP7 controla a su vez la abundancia del transportador de nitrógeno NRT2.1.

Por último, los investigadores observaron que cuando los carbohidratos fotosintéticos son metabolizados, los productos resultantes de este proceso emiten señales que afectan a la producción de NRT2.1. Estos también descubrieron una proteína que interacciona con la proteína NRT2.1 para regular su actividad.

La identificación de las proteínas y los carbohidratos que controlan tanto la producción de la proteína NRT2.1 como la absorción de nitrógeno ayudará a la comunidad científica a comprender mejor cómo funciona la compleja red de regulación del nitrógeno. En el futuro esto podría ayudar a los fitomejoradores a desarrollar cultivos con un mayor rendimiento en condiciones de déficit de nitrógeno, reduciendo potencialmente la necesidad de emplear fertilizantes peligrosos para el medio ambiente.