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¿Cómo las plantas perciben y reaccionan ante una sequía?


Por Carmen Báez

Ciudad de México. 26 de septiembre de 2017 (Agencia Informativa Conacyt).- César Luis Cuevas Velázquez, doctor en ciencia bioquímicas por el Instituto de Biotecnología de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), es uno de los afortunados latinoamericanos en obtener una de las 10 becas que otorga el programa Pew Latin American Fellows en el área de las Ciencias Biomédicas.

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Los investigadores acreedores a esta beca recibirán dos años de financiamiento para realizar investigaciones en instituciones de Estados Unidos. Aunque el programa está dirigido al área de las Ciencias Biomédicas, el caso de César Luis Cuevas Velázquez es una excepción: en el laboratorio del doctor José Dinneny, en el Departamento de Biología de Plantas del Instituto Carnegie en Stanford, California, el investigador mexicano explorará los mecanismos moleculares a través de los cuales las plantas detectan y responden a la sequía.

Cesar Cuevas VelazquezCésar Cuevas Velázquez.“Este programa está dirigido a las ciencias biomédicas, pero también cubre otras áreas de la biología. Ellos balancean su selección con base en diferentes criterios y pueden aceptar proyectos como el que yo realizo”, explica.

El objetivo de la investigación de César Cuevas consiste en desarrollar herramientas moleculares para monitorear dinámicamente el contenido de agua dentro de las células vegetales vivas, es decir, visualizar en tiempo real cómo es que las plantas experimentan los diferentes procesos que ocurren justo después de que el estrés comienza; uno de estos procesos es la disminución en la cantidad de agua dentro de las células.

“Nuestra pregunta biológica es: ¿cuáles son los mecanismos por los que las plantas perciben el estrés por falta de agua? ¿Qué indica a las células de las plantas que tienen menos agua de lo normal y, por lo tanto, necesitan responder a través de ciertos procesos para evitar perecer ante estas condiciones?”, expresa el investigador, que inició su estancia posdoctoral en marzo de este año.

Mediante técnicas de ingeniería genética, el investigador busca contribuir a la identificación de los genes que perciben la falta de agua usando sensores fluorescentes, los cuales se introducirán en el genoma de la planta modelo, Arabidopsis thaliana, para posteriormente monitorear su comportamiento.

“Tenemos una estrategia que nos permitirá probar miles de genes diferentes al mismo tiempo, con el objetivo de seleccionar los mejores sensores fluorescentes y una vez identificados vamos a introducirlos dentro de la planta para así seguir indirectamente los niveles de agua que hay dentro de la célula o la tensión que se genera entre la pared celular y la membrana plasmática”, dice.

De acuerdo con el investigador, uno de los objetivos a corto y mediano plazo es aplicar las herramientas moleculares que pretende desarrollar, con ello, poder identificar las proteínas que detectan cambios inducidos por la sequía y determinar qué genes se activan cuando el agua es escasa.

“A largo plazo podríamos buscar variantes de plantas de interés agronómico con una capacidad diferente de percibir el estrés e identificar cultivos que sean más eficientes ante la falta de agua”, explicó el investigador.

Plantas y sequía

Oriundo de Morelos, el joven investigador se interesó por el estudio de la biología de las plantas durante su estancia en el Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica (Ipicyt), donde estudió genes que se expresan en respuesta a la sequía de una especie de cactus (Opuntia streptacantha) como parte de su tesis de licenciatura.

Cesar project introIntroducción al proyecto posdoctoral de César Cuevas Velázquez. Comic propiedad del doctor Neil E. Robbins II. Este y otros cómics relacionados con la ciencia y la gente que la realiza pueden encontrarse en esta página oficial.“Ahí comenzó mi aventura con el tema de estrés hídrico, y desde entonces me hizo mucho sentido estudiar plantas que por sí mismas son resistentes a la falta de agua. Esto podría aportar mucho para entender los mecanismos de tolerancia al déficit hídrico”, explica.

Durante su doctorado, que realizó en el Instituto de Biotecnología de la UNAM con la doctora Alejandra Covarrubias, estudió los mecanismos moleculares de las proteínas LEA, que se acumulan en las semillas, raíces y hojas de las plantas ante la falta de agua.

Por este trabajo de investigación, el doctor Cuevas Velázquez recibió el Premio Langebio 2014, que otorga el Laboratorio Nacional de Genómica para la Biodiversidad (Langebio), adscrito al Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav).

“Las semillas se deshidratan por sí mismas para resistir durante varios meses e incluso años en un estado latente. En dicho estado del desarrollo se acumula un grupo de proteínas llamadas LEA, las cuales también se acumulan en hojas y raíces ante condiciones de sequía, por lo tanto, su expresión o presencia está íntimamente relacionada a la falta de agua. Durante mi doctorado me dediqué a caracterizar a nivel molecular dichas proteínas, estudiando su estructura tridimensional y cómo es que esta se relaciona con su función. Ahora quiero estudiar un proceso anterior a esto, es decir, cómo es que las plantas perciben el estrés hídrico”, dice. 

El sueño de formar un laboratorio

A sus 31 años de edad, César Cuevas Velázquez tiene claro su objetivo: formar su propio laboratorio en México y contribuir en el crecimiento de la ciencia del país, un pensamiento que pronto podría hacerse realidad, una vez concluida su estancia en el Departamento de Biología de Plantas del Instituto Carnegie.

Y es que el programa Pew Latin American Fellows también brindará a los investigadores financiamiento adicional para que una vez concluida su estancia posdoctoral en Estados Unidos, regresen a Latinoamérica a formar su propio laboratorio de investigación.

“Es un punto de partida si logro iniciar mi laboratorio en México y así contribuir activamente a la ciencia de mi país, que es mi intención principal a mediano plazo. Tener esta beca y poder contar con dicho financiamiento representa un apoyo muy grande para comenzar como investigador independiente”, señala César Cuevas Velázquez.

El investigador invita a los jóvenes científicos a interesarse por la biología de plantas y con ello enfrentar los retos venideros para la humanidad. “Es un campo de estudio muy importante, pues ante nosotros tenemos un inminente cambio climático. La población crece exponencialmente y es necesario encontrar la manera de alimentar a dicha población produciendo suficientes cultivos en condiciones cada vez más extremas”.

Actualmente, agrega, el número de estudiantes que están en la rama de la biología de plantas es bajo, si se le compara con áreas relacionadas a las ciencias biomédicas.

“Considero que el campo de la biología molecular de plantas necesita crecer para poder contender con la demanda en la producción de alimentos en un futuro cercano”, concluye.

El programa Pew Latin American Fellowship in the Biomedical Sciences se estableció en 1990. Desde entonces, Pew ha ayudado al avance de las carreras científicas de más de 200 investigadores.

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