Identificadas nuevas dianas moleculares con aplicaciones biotecnológicas para la búsqueda de variedades agrícolas mejoradas

Un trabajo recientemente publicado en la revista Plant and Cell Physiology y liderado por el grupo de la Dra. Pilar S. Testillano en el Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas, identifica nuevas dianas moleculares con potencial biotecnológico para la búsqueda de variedades agrícolas mejoradas. El estudio, realizado en colaboración con el BioCenter de Upsalla (Suecia), demuestra que la inhibición de metacaspasas y autofagia in vitro reduce la muerte celular y aumenta la regeneración de plantas, factores clave en mejora vegetal para obtener cultivos más productivos y seguros, así como mejor adaptados a cambios ambientales.

La agricultura actual se enfrenta a una significativa presión en todo el mundo para mejorar de forma eficiente y rápida los cultivos, desarrollando variedades que garanticen la seguridad alimentaria y la sostenibilidad ambiental en un escenario de cambio climático, escasez de recursos naturales y una población mundial en crecimiento. La mejora genética clásica necesita muchas generaciones y numerosos procesos de selección para producir nuevas variedades. La embriogénesis de microsporas inducida por estrés es un proceso biotecnológico que permite obtener rápidamente plantas doble-haploides. Estas constituyen elementos clave en programas de mejora ya que proporcionan nueva variabilidad genética (nuevas características) totalmente fijada (en homocigosis) en una sola generación.

Berenguer et al. demuestran en cultivos de embriogénesis de microsporas de colza (Brassica napus) la participación de proteasas de la familia de las metacaspasas (MCAs), junto a la autofagia (proceso degradativo celular), en la muerte celular de los cultivos. La inhibición química de la actividad proteolítica de las metacaspasas y de la autofagia, permite reducir los niveles de muerte celular y aumentar la eficiencia de inducción embriogénica, lo que aumenta la producción de embriones y plantas doble-haploides. En el trabajo se identifican por primera vez los elementos de la familia de metacaspasas de B. napus y se demuestra su inducción y su papel en la muerte celular durante la embriogénesis de microsporas.

El trabajo abre una nueva vía de intervención empleando las MCAs y la autofagia como nuevas dianas moleculares en aplicaciones biotecnológicas para una búsqueda más eficiente y rápida de nuevas variedades agrícolas, más productivas y mejor adaptadas a los cambios medioambientales.

Referencia: Suppression of metacaspase and autophagy-dependent cell death improves stress-induced microspore embryogenesis in Brassica napus. Eduardo Berenguer, Elena A Minina, Elena Carneros, Ivett Bárány, Peter V Bozhkov, Pilar S Testillano (2020) Plant and Cell Physiology, Published as Advance Article Ahead 15-October-2020. DOI: 10.1093/pcp/pcaa128.