El impacto de las inundaciones en las raíces de las plantas

Durante las inundaciones las plantas pueden sufrir hipoxia, que provoca una reducción en la producción de energía que, a su vez, puede tener un fuerte efecto negativo en el rendimiento del cultivo. Las plantas responden a la falta de oxígeno de diferentes formas, que implican tanto cambios en su forma y estructura como alteraciones en la expresión génica y en el metabolismo.

Aunque se han llevado a cabo muchos estudios sobre los mecanismos que permiten a las plantas detectar y responder a la falta de oxígeno, aún no se comprenden del todo estos procesos. Sin embargo sí se sabe que la falta de oxígeno en las raíces motiva un incremento significativo en los niveles de óxido nítrico (NO). Este pequeño radical libre lipofílico se sintetiza en casi todos los organismos y actúa como una molécula de señalización.

El sistema nitrato reductasa y las rutas mitocondriales vegetales son posiblemente las principales fuentes de NO durante la hipoxia (la falta de oxígeno). Es más, las hemoglobinas de clase 1 desempeñan un papel importante en la fijación e inactivación del NO durante la hipoxia. Teniendo todo esto en cuenta, el proyecto TRNOILOS (The role of nitric oxide in survival of low oxygen stress in plants) se inició con el objetivo de investigar cómo el NO contribuye a la regulación del metabolismo vegetal.

Los investigadores estudiaron el papel del NO en raíces de plantas de cebada bajo condiciones aeróbicas, comparando plantas de genotipo salvaje (WT) con plantas que presentan una sobreexpresión de hemoglobinas 1 no simbióticas (Hb+). El trabajo demostró que el NO es importante para la homeostasis del oxígeno y de las especies reactivas del oxígeno (ROS) bajo condiciones aeróbicas. Esto estableció un papel regulador para el NO que va más allá de las funciones identificadas en condiciones de hipoxia.

Las plantas que han experimentado un periodo de inundación deben pasar por una fase de reoxigenación potencialmente dañina, durante la cual los niveles de ROS pueden ser muy altos. Por tanto, los socios del proyecto estudiaron el efecto del NO producido en condiciones de baja disponibilidad de oxígeno durante la reoxigenación empleando como organismo modelo semillas de Arabidopsis.

Los resultados señalaron que el NO generado bajo condiciones transitorias de hipoxia protege a las plantas durante la subsiguiente fase de reoxigenación por medio de mecanismos antioxidantes. Además, también se llevó a cabo un estudio sobre el impacto de la producción mitocondrial de NO en la mitocondria bajo condiciones de hipoxia. Este demostró que la reducción de nitrato a NO protege a la estructura y a la funcionalidad mitocondrial en condiciones de baja disponibilidad de oxígeno.

En conjunto, el proyecto TRNOILOS proporcionó nuevos conocimientos de gran importancia sobre el papel regulador del NO en el metabolismo aeróbico y anaeróbico de las plantas. Las recientes evidencias del papel protector del NO sugieren que podría ser factible proteger a los cultivos mediante la liberación controlada de nitrito o NO en los tejidos vegetales afectados.