Ciencia para alargar la breve vida de la flor cortada
La duración de una flor está condicionada por los efectos del estrés fotooxidativo en el proceso de crecimiento de la planta —incluso durante la apertura de los pétalos—, según un artículo publicado en la revista Plant Science. Esta investigación, que abre nuevos horizontes al diseño de productos para alargar la vida de las flores con interés económico en agricultura, está firmada por los expertos Sergi Munné-Bosch, Paula Muñoz y Míriam Briones, de la Facultad de Biología de la UB.
Los efectos del estrés fotooxidativo condicionan la duración de la flor del Lilium. / UB
En las plantas, algunas condiciones ambientales extremas pueden causar estrés fotooxidativo, un proceso que provoca la síntesis de especies químicas reactivas de oxígeno (reactive oxygen species, ROS), la inhibición de la fotosíntesis y, en algunos casos, la senescencia o muerte celular. El nuevo trabajo se basa en el estudio del estrés fotooxidativo en las flores del género Lilium, que reúne más de un centenar de especies originarias de Japón y de gran valor en el sector comercial de las plantas ornamentales.
¿Cómo impacta el estrés fotooxidativo en la apertura de las flores?
La investigación revela que los efectos del estrés fotooxidativo condicionan la duración de la flor del Lilium, «no solo durante la senescencia, sino incluso durante el proceso de apertura de la flor», subraya Sergi Munné-Bosch, catedrático del Departamento de Biología Evolutiva, Ecología y Ciencias Ambientales y jefe del Grupo de Investigación Antiox de la UB.
Los pétalos —hojas transformadas que forman las flores— son los primeros órganos florales que se deterioran, un proceso que limita la vida de la flor cortada. Para regular la longevidad de la flor, la mayoría de estudios se han centrado en el proceso de senescencia o muerte celular de las flores. Tal como explica Paula Muñoz, primera autora del artículo y miembro del grupo Antiox, «el trabajo analiza por primera vez el proceso de la apertura floral como factor determinante de la vida de la flor cortada: si se retrasa la apertura, las flores llegarán más tarde a la fase de senescencia, y su vida se alargaría más».
El género Lilium tiene coloración verde en los estadios iniciales del desarrollo —cuando la flor está cerrada— por la presencia de clorofilas. Cuando la flor se empieza a abrir, las clorofilas se degradan y se reduce la fotosíntesis. «En ese momento —detalla Muñoz—, tiene lugar un aumento del estrés fotooxidativo en la flor y se dispara la peroxidación lipídica, con la formación de especies reactivas de oxígeno que activan la síntesis de hidroperóxidos, de malondialdehído y de ácido jasmónico».
La síntesis controlada de estas moléculas podría ayudar a regular la apertura de la flor sin afectar a su desarrollo, revela el estudio. «El descubrimiento podría abrir la vía al diseño de nuevos tratamientos en fases iniciales del desarrollo floral —antes de la cosecha— para alargar la vida de la flor, en sustitución de los tratamientos más tradicionales (con productos con azúcares, antimicrobianos o fitohormonas) aplicados antes o después de la venta a los clientes», detalla Sergi Munné-Bosch.
Nuevas funciones de los compuestos ROS en la fisiología vegetal
Hojas, flores y frutos son órganos que responden de forma distinta a los efectos del estrés fotooxidativo durante todo el ciclo vital de la planta. La síntesis de moléculas antioxidantes (carotenoides, tocoferoles, etc.) es uno de los mecanismos detoxificantes que bloquean los compuestos ROS y limitan sus efectos en los vegetales. El Grupo de Investigación Antiox de la UB también ha revisado recientemente los momentos críticos de producción de especies ROS —maduración de algunas flores y frutos de la planta, entre otros—, y las funciones que pueden tener estos compuestos en la fisiología vegetal (Plant Physiology, 2018).
«Las hojas son los órganos en los que se han estudiado con más detalle los mecanismos del estrés fotooxidativo», explica Paula Muñoz. «En la fase de senescencia, por ejemplo, uno de los primeros síntomas es la disminución de la eficiencia máxima del fotosistema II del aparato fotosintético de los cloroplastos (orgánulos que transforman la energía lumínica en energía química). Si los mecanismos de defensa no son efectivos, los compuestos ROS se pueden acumular y originan una degradación masiva de macromoléculas por proteólisis y autofagia».
Sin embargo, en algunos casos la producción de especies ROS tiene lugar de una manera controlada, de modo que estos compuestos podrían actuar como señales moleculares de los cloroplastos dirigidas al núcleo celular (señalización retrógrada) y regular procesos esenciales para el desarrollo de las hojas. En el marco del trabajo, los autores constatan que las diversas especies reactivas de oxígeno participan en procesos de señalización retrógrada de forma distinta.
Así pues, compuestos ROS de corta duración —como el O2 o los radicales hidroxilo— interaccionan con proteínas que pasan del cloroplasto al núcleo y participan en procesos de muerte celular e inhibición del crecimiento celular. Otros compuestos —como el peróxido de hidrógeno (H2O2)—, que atraviesan la membrana del cloroplasto y se difunden mejor, participan en vías metabólicas para activar o reprimir la expresión de determinados genes reguladores del desarrollo de la planta, destacan los expertos de la UB.
De los laboratorios de fisiología vegetal al mundo de la empresa
Los estudios del Grupo de Investigación Antiox de la UB tienen un amplio escenario de aplicación en diversos sectores (alimentación, biotecnología, agricultura, etc.). En el campo de la transferencia de tecnología, el proyecto para «despertar» los árboles —desarrollado con la colaboración de la empresa Biovert y el apoyo de la Fundación Bosch i Gimpera (FBG)— fue destacado entre las mejores experiencias universidad-empresa en el Atlas de la innovación en Cataluña 2016.
Este año, también han descrito cómo la modulación de la ruta de señalización del ácido abscísico (ABA) podría ayudar a conservar mejor los alimentos de hoja verde a temperatura ambiente. Según el trabajo (publicado en Plant Biotechnology Journal, 2018), el diseño de nuevos agonistas y antagonistas del ácido abscísico —una hormona vegetal— podría ayudar a definir una estrategia que alargue la vida útil de los productos sin efectos perjudiciales para la salud humana.
Los efectos del estrés fotooxidativo condicionan la duración de la flor del Lilium.
Grupo de Investigación Antiox de la UB han analizado los efectos del estrés fotooxidativo en hojas, flores y frutos de especies vegetales con interés económico en agricultura y alimentación.
El equipo también ha descrito cómo la modulación de la ruta de señalización del ácido abscísico (ABA) podría ayudar a conservar mejor los alimentos de hoja verde a temperatura ambiente
