Desvelado el efecto de la gravedad sobre el crecimiento de las plantas

Un equipo internacional con participación del grupo Nucleolo, Proliferación Celular y Microgravedad en Plantas, dirigido por el Dr. Javier Medina en el CIB, ha demostrado en dos trabajos recientemente publicados en las revistas NPJ Microgravity y Scientific Reports que las condiciones de microgravedad similares a las del planeta Marte o la Luna, así como la hipergravedad que se daría en exoplanetas, afectan al desarrollo celular de las plantas produciendo una división celular prematura que hace que su tamaño se reduzca.

En estos estudios se ha usado la planta modelo Arabidopsis thaliana, que ya fue expuesta con anterioridad a la microgravedad en sucesivos experimentos en la Estación Espacial Internacional (ROOT, GENARA, Seedling Growth) realizados por este mismo grupo. Ahora se han utilizado nuevos simuladores en tierra que permiten reproducir la gravedad de la Luna (1/6 de la terrestre, 0.18g) y Marte (algo más de 1/3, 0.37g) o generar hipergravedad con un valor doble de la terrestre (2g) para simular la situación en posibles exoplanetas.

El estudio publicado en NPJ Microgravity muestra que la tasa de división y crecimiento de las células meristemáticas de Arabidopsis, sus células madre, están descompensadas por la ausencia de gravedad reproduciendo alteraciones tan fuertes o incluso superiores que las observadas previamente en los experimentos realizados en la Estación Espacial.

Además, en el trabajo publicado en Scientific Reports se analizaron cultivos celulares de plantas para estudiar los mecanismos moleculares por los que la tasa de proliferación celular está alterada en las diferentes condiciones de gravedad. Ensayos de inmunofluorescencia con un anticuerpo anti-metilcitosina para estudiar la alteración epigenética de la metilación del ADN muestran, en consistencia con los resultados anteriores, que la microgravedad provoca un fuerte efecto de incremento de la metilación, la gravedad de Marte produce un efecto intermedio y la hipergravedad prácticamente no modifica el patrón del control 1g.

Aunque los resultados obtenidos en los simuladores deben ser validados en microgravedad real, pueden ser de utilidad de cara a la mejora de las condiciones de crecimiento de las plantas que serán parte del soporte vital de los astronautas en futuros viajes espaciales.

Los dos experimentos en los que ha participado el Centro de Investigaciones Biológicas, se han desarrollado en el contexto de proyectos de colaboración internacional financiados por la Agencia Espacial Europea (ESA).

Referencias:
Novel, Moon and Mars, partial gravity simulation paradigms and their effects on the balance between cell growth and cell proliferation during early plant development. Aránzazu Manzano, Raúl Herranz, Leonardus A. den Toom, Sjoerd te Slaa, Guus Borst, Martijn Visser, F. Javier Medina and Jack J. W. A. van Loon (2018) NPJ Microgravity. Doi:10.1038/s41526-018-0041-4

Simulated microgravity, Mars gravity, and 2g hypergravity affect cell cycle regulation, ribosome biogenesis, and epigenetics in Arabidopsis cell cultures. Khaled Y. Kamal, Raúl Herranz, Jack J. W. A. van Loon and F. Javier Medina. (2018) Scientific Reports. Doi:10.1038/s41598-018-24942-7

Más información: Nota de prensa del CSIC