Una nueva técnica empleada en un laboratorio de ingeniería de la Universidad de Nebraska-Lincoln ha permitido a un equipo de investigadores de dos universidades obtener una mayor comprensión de cómo células vegetales Responder a los cambios ambientales para controlar el flujo de gases y vapor de agua.
Joseph Turner es fotografiado con los estudiantes Magdalene Peklo, estudiante de último año en ingeniería mecánica, y Faezeh Afshar-Hatam, estudiante de doctorado en ingeniería mecánica, junto al nanoindentador que utilizaron en esta investigación. Crédito de la imagen: UNL
En un artículo publicado en la revista de la Academia Nacional de Ciencias Nexo PNASinvestigación dirigida por Nebraska José Turner y Sedighe Keynia, en colaboración con el grupo de Charles T. Anderson en la Universidad Penn State, pudo cuantificar las propiedades mecánicas anisotrópicas y la presión interior de una celda utilizando un enfoque novedoso.
En el Instalación central de investigación de nanoingeniería, el equipo estudió Arabidopsis thaliana, una maleza también conocida como thale berro que pertenece a la familia de la mostaza. También es la primera planta cuyo genoma está completamente secuenciado. Pero, dijo Turner, no se sabía mucho sobre los procesos mecánicos estomáticos que controlan el intercambio de gases, una parte importante de la fotosíntesis.
Placa de Petri fluorescente, investigación de células vegetales – fotografía asociativa. Crédito de la imagen: Maximilian Paradiz vía FlickrCC POR 2.0
«Ha habido una gran suposición sobre el comportamiento mecánico (de los estomas)», dijo Turner, profesor Robert W. Brightfelt de Ingeniería Mecánica y de Materiales. “La parte más interesante de esta investigación es que, por primera vez, pudimos capturar el proceso estomático en un plano. Eso era algo que nadie había medido antes”.
Keynia, que recibió su doctorado en ingeniería mecánica en Nebraska en agosto de 2023, insertó la punta de un nanoindentador en las celdas de protección y pudo moverlo vertical y lateralmente. Turner dijo que esto permitió tomar mediciones en todas las direcciones, lo que resultó ser un gran avance en la investigación y sentó las bases para comparar plantas.
Los resultados mostraron el proceso estomático y permitieron comparaciones con los procesos en los pastos, muchos de los cuales se realizaron más rápido, dijo Turner.
Una nueva subvención de tres años de la Fundación Nacional de Ciencias permitirá al equipo, dirigido por investigadores de Penn State, examinar más de cerca las diferencias físicas de los estomas en diferentes plantas y cuantificar las razones por las que algunas se desempeñan con mayor velocidad y/o eficiencia.
Turner dijo que esto podría generar mayores beneficios.
«Algunos responden mucho más y no sabemos si eso se debe a las propiedades mecánicas, al material es diferente o si es la geometría de la planta», dijo Turner. «Si podemos profundizar en la genética, entonces potencialmente podremos modificar cultivos que tendrían más probabilidades de sobrevivir en condiciones más complicadas o difíciles».
El equipo manipulará una especie de pasto: Brachypodium distachyon, que se considera pariente de la mayoría de las principales especies de cereales.
A diferencia de Arabidopsis, que tiene sólo dos células protectoras que abren y cierran los poros de sus células, la mayoría de las gramíneas tienen un complejo estomático de cuatro células: células protectoras en forma de mancuerna flanqueadas por células subsidiarias redondas. Las células protectoras se abren y cierran en forma de “balancín” en respuesta a los cambios en el entorno de la planta.
«Estos enfoques conducirán a modelos computacionales que predecirán cómo la función estomática podría optimizarse aún más para mejorar el rendimiento de los cultivos, la eficiencia en el uso del agua y la reducción de carbono», dijo Turner. «Eso significa, posiblemente, más alimentos y agua para todos los seres vivos y un menor impacto en el planeta».
Fuente: Universidad de Nebraska-Lincoln
!function(f,b,e,v,n,t,s){if(f.fbq)return;n=f.fbq=function(){n.callMethod?
n.callMethod.apply(n,arguments):n.queue.push(arguments)};if(!f._fbq)f._fbq=n;
n.push=n;n.loaded=!0;n.version=’2.0′;n.queue=[];t=b.createElement(e);t.async=!0;
t.src=v;s=b.getElementsByTagName(e)[0];s.parentNode.insertBefore(t,s)}(window,
document,’script’,’https://connect.facebook.net/en_US/fbevents.js’);
fbq(‘init’, ‘1254095111342376’);
fbq(‘track’, ‘PageView’);
