Desarrollarán plantas de arroz genéticamente modificadas que no acumulan arsénico del suelo
Enraizadas en su lugar, las plantas no pueden huir de los suelos contaminados con arsénico, pero están lejos de estar indefensas. Los científicos han identificado enzimas que ayudan a las raíces de las plantas de arroz a lidiar con el arsénico, convirtiéndolo en una forma que puede ser empujada de nuevo al suelo. Eso deja menos elementos tóxicos para extenderse a los granos de las plantas, donde puede representar un riesgo para la salud de los seres humanos, informaron investigadores el 17 de febrero en la reunión anual de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia.
Una vez que el arsénico llega a las raíces de las plantas de arroz y se mete en el sistema vascular, «se transporta a las hojas y el grano», dijo David Salt, un biólogo de la Universidad de Nottingham en Inglaterra. Dentro de la planta, el arsénico «puede acumularse hasta niveles donde potencialmente puede ser tóxico si se acumula durante largos períodos de tiempo».
Dado que el arsénico se encuentra naturalmente en el suelo, la comprensión de la base genética de los mecanismos de defensa natural de las plantas podría ayudar a los investigadores a diseñar plantas que absorban menos arsénico, dijo Mary Lou Guerinot, bióloga del Dartmouth College.
El arsénico en el suelo cambia entre dos formas diferentes, iones con diferentes cargas eléctricas. Esa forma depende de las condiciones del suelo, que en un campo de arroz fluctúan entre más húmedas y secas. Las plantas son más propensas a absorber arsenito del suelo empapado en un campo de arroz inundado, y arseniato cuando el suelo se seca un poco. Las plantas utilizan diferentes mecanismos químicos para captar y procesar los diferentes iones de arsénico.
En el suelo rico en arseniato, el ion se desliza en la capa externa de las células de la raíz a través de canales especializados, llamados canales de transporte, que normalmente transportan iones fosfato a través de las membranas celulares de las raíces. Transformar arseniato en arsenito, lo que permite a las raíces empujar el elemento de nuevo al suelo a través de un proceso llamado eflujo, pero los científicos no estaban seguros de cómo la planta cambió la forma del arsénico.
El equipo de Salt encontró que las plantas de arroz sin los genes que codifican las enzimas llamadas HAC1; 1 y HAC1; 2 no podían convertir el arseniato en arsenito. Así que más arseniato se acumuló en los brotes de las plantas. Cuando los científicos insertaron los genes HAC1; 1 y HAC1; 2 en otras plantas de arroz, produjeron más enzimas de lo habitual y los granos de esas plantas tenían concentraciones más bajas de cualquier forma de arsénico.
Es sólo un tipo defensa de varias, dijo Salt, y no es una “bala de plata”. El arseniato puede propagarse en los sistemas vasculares de las plantas desde las raíces a través de canales de fosfato.
Cuando el suelo es rico en arsenito, las raíces de arroz toman arsenito a través de los mismos canales que reciben silicio. Aunque el eflujo es una forma eficaz de eliminar las raíces del arsenito, hay un límite en la rapidez con que las células pueden empujar el ion hacia fuera.
Así que para crear plantas de arroz que sean mejores metabolizando el arsénico, Salt y otros científicos están buscando no sólo cómo las raíces pueden expulsar el arsénico una vez que ingresa, sino cómo mantener la toxina afuera desde un inicio. Por ejemplo, modificando los canales que que son mejores en tirar sólo fosfato o simplemente silicio podría disminuir la cantidad de arsénico que co-utiliza esos canales.
Dado que las condiciones del suelo en un campo de arroz alternan entre seco y húmedo, las plantas necesitan mecanismos de defensa para ambas formas de arsénico. «Una vez que sepamos qué formas toma la planta y cómo lo hace, vamos a necesitar una solución para arseniato y arsenito», dice Guerinot. «No hay una solución fácil.»