Investigadores del CONICET y de la UBA, junto a la Universidad de Nueva York, identificaron el gen HHO5. Su hallazgo permitirá diseñar variedades de mayor rendimiento con menor uso de fertilizantes en suelos pobres.
En la agricultura global, el nitrógeno se posiciona como un insumo crítico para sostener la biomasa, el desarrollo radicular y el rendimiento de los granos.
Sin embargo, los cultivos tradicionales apenas logran absorber cerca del 50 por ciento del nitrógeno disponible en los fertilizantes comerciales, un factor que eleva los costos de producción y genera un impacto ambiental negativo en los suelos.
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Frente a este desafío, un equipo de científicos argentinos y norteamericanos logró descifrar el mecanismo molecular que regula la absorción de este nutriente, abriendo una vía clave para desarrollar variedades agrícolas con menor dependencia de insumos químicos.
El avance, publicado en la revista académica The Plant Cell, fue liderado por especialistas del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA (FCEN-UBA) y la Universidad de Nueva York (NYU).
A través del estudio de la especie modelo Arabidopsis thaliana, los investigadores identificaron el gen HHO5, un factor de transcripción que funciona como un “interruptor de saciedad” celular.
Este interruptor determina cuándo la planta debe frenar la captura de nitrógeno del suelo y cómo debe gestionar las reservas que ya circulan en su interior.
Mecanismo genético
La investigación demostró que las plantas asimilan el nutriente en dos formas centrales: el nitrógeno inorgánico, que absorben directamente del suelo o de los fertilizantes, y el nitrógeno orgánico, que es la variante ya procesada y almacenada en las células vegetales.
La investigadora del INGEBI-CONICET y directora del estudio, Mariana Obertello, detalló que cuando la planta acumula suficiente nitrógeno orgánico, activa automáticamente el gen HHO5.
Esta respuesta en cadena regula cerca del 12 por ciento de los genes sensibles a la dosis del nutriente, ejecutando dos acciones simultáneas:
- Apaga los genes receptores de nitrato del suelo (como el NRT1.1).
- Enciende los genes vinculados al metabolismo interno.
Para comprobar el alcance de este freno biológico, los científicos recurrieron a herramientas de biología molecular, genómica y bioquímica para evaluar el comportamiento de plantas mutantes desarrolladas sin el gen HHO5.
Los ensayos mostraron que las especies sin este “freno” genético llegaron a absorber casi el triple de nitrógeno inorgánico en determinadas condiciones.
No obstante, la ausencia de regulación mostró sus limitantes: los ejemplares desarrollaron raíces más cortas y generaron frutos con menor número de semillas, evidenciando el costo fisiológico de una absorción desmedida.
En el trabajo experimental también se determinó que la acción de apagado sobre los genes receptores la realiza HHO5 de forma directa, mientras que su activación requiere la interacción con otra proteína específica denominada WRKY21.
Asimismo, mediante análisis bioinformáticos y la integración de datos genómicos publicados, el equipo logró trazar el modelo de red regulatoria (network walking) que conecta este gen con sus blancos directos e indirectos dentro del organismo vegetal.
El coinvestigador del estudio e integrante del INGEBI y la FCEN-UBA, Jorge Muschietti, remarcó la importancia de utilizar la Arabidopsis thaliana como modelo de investigación agronómica.
La especie permite analizar procesos moleculares complejos antes de trasladar las pruebas a cultivos de gran escala.
El paso siguiente del proyecto consistirá en identificar mecanismos y genes homólogos en especies estratégicas para la producción de granos, tales como el maíz, el trigo y el arroz.
La posibilidad de editar o manipular la señal metabólica del gen HHO5 representa un salto técnico relevante para el sector agropecuario.
Al trasladar el hallazgo a especies de valor comercial, los especialistas buscan diseñar variedades de cultivo capaces de optimizar la absorción del nitrógeno disponible naturalmente en la tierra.
Esta eficiencia biológica apuntará a sostener los techos de rinde productivo incluso en ambientes con suelos pobres, reduciendo al mismo tiempo las aplicaciones continuas de fertilizantes nitrogenados en el campo.
