Un estudio innovador, liderado por investigadores del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (CBGP) y el Centro de Investigación en Agrigenómica (CRAG), ha revelado cómo la celulosa bacteriana puede facilitar la regeneración de tejidos vegetales. La investigación, publicada recientemente en la revista Science Advances, también cuenta con la colaboración de expertos del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB-CSIC) y la Universidad Estatal de Colorado.
La celulosa bacteriana, generada por ciertas bacterias en forma de biofilm, se compone de fibras extremadamente puras. Aunque su uso en aplicaciones biomédicas humanas ha demostrado una alta biocompatibilidad, hasta ahora se desconocían sus posibles beneficios para las plantas.
Mecanismos descubiertos
El equipo científico ha logrado demostrar que los parches de celulosa bacteriana inducen la regeneración del tejido vegetal, identificando por primera vez el mecanismo molecular que sustenta este fenómeno. En sus experimentos, aplicaron parches en heridas de hojas de las especies modelo Nicotiana benthamiana y Arabidopsis thaliana, observando que nuevas células comenzaban a formarse a ambos lados del corte solo dos días después del daño, logrando un cierre completo tras siete días.
Este proceso curativo fue facilitado por la celulosa bacteriana, mientras que otras matrices similares, como la celulosa vegetal, no mostraron efectos comparables. Esto sugiere que la celulosa bacteriana posee características únicas que van más allá de simplemente prevenir la deshidratación o proporcionar un contacto físico.
Citoquininas y estrés oxidativo
Los investigadores encontraron que los parches contienen citoquininas, hormonas esenciales para el desarrollo vegetal. Según Nerea Ruiz-Solaní, coautora del estudio: «Las plantas con señalización defectuosa de citoquininas no respondieron a los parches de CB, confirmando así su papel crucial en la regeneración».
Además, se detectó producción de estrés oxidativo (ROS) en las áreas afectadas tras aplicar la celulosa bacteriana. A través de análisis genómicos y bioinformáticos, los científicos identificaron genes específicos implicados en este proceso, comúnmente asociados a respuestas bióticas contra patógenos. Se demostró que el factor de transcripción WRKY8 regula estas respuestas defensivas al interactuar con el promotor del gen GSTF7, lo que resulta en una acumulación significativa de ROS.
Implicaciones agrícolas y futuras investigaciones
Un hallazgo notable es que la activación simultánea de las vías de señalización relacionadas con citoquininas y defensa es lo que impulsa la regeneración observada. Este descubrimiento es relevante ya que estos mecanismos habían sido estudiados previamente como procesos independientes. Sin embargo, aún queda mucho por investigar para comprender completamente cómo se activa el ciclo celular y se lleva a cabo la diferenciación durante la regeneración.
Miguel Moreno-Risueño, colíder del estudio y experto en regeneración vegetal del CBGP, afirma: «La celulosa bacteriana desencadena un programa transcripcional único que difiere significativamente del proceso típico de regeneración por heridas». Esta investigación tiene importantes repercusiones para prácticas agrícolas como cicatrización de heridas para prevenir infecciones y aplicaciones en injertos o poda.
Colaboraciones fructíferas
El proyecto comenzó en 2016 mediante diversas colaboraciones entre los grupos liderados por Núria Sánchez Coll del CRAG y Anna Laromaine del ICMAB-CSIC. Estas iniciativas contaron con el apoyo empresarial de AGROMILLORA y Forestal Catalana S.A., permitiendo realizar ensayos preliminares en campo. No obstante, se requieren más estudios para validar la eficacia real de los parches CB en condiciones agrícolas reales.
Núria Sánchez Coll resalta el valor colaborativo del trabajo: «Este proyecto ha fomentado colaboraciones interesantes con otros grupos e industrias, abriendo nuevas posibilidades para futuros estudios sobre mecanismos de regeneración en plantas y sus aplicaciones biotecnológicas».
Artículo referencial:
Nerea Ruiz-Solaní† et al., Exogenous bacterial cellulose induces plant tissue regeneration through the regulation of cytokinin and defense networks. Science Advances, 2025 https://doi.org/10.1126/sciadv.adr1509
Preguntas sobre la noticia
¿Qué es la celulosa bacteriana y cómo se utiliza en la investigación?
La celulosa bacteriana (CB) es un material sintetizado por ciertas bacterias en forma de biofilm o biopelícula, compuesto por fibras de celulosa extremadamente puras. Se ha utilizado ampliamente en aplicaciones biomédicas debido a su alto grado de biocompatibilidad, pero su potencial para promover la regeneración en plantas era desconocido hasta ahora.
¿Cuál fue el hallazgo principal del estudio sobre la celulosa bacteriana?
El estudio demostró que los parches de celulosa bacteriana inducen la regeneración del tejido vegetal y identificó el mecanismo molecular que subyace a este proceso. Se observó que tras aplicar los parches en heridas de hojas, se formaron nuevas células rápidamente, lo que indica un efecto positivo en la cicatrización.
¿Qué papel juegan las citoquininas en la regeneración de tejidos vegetales?
Las citoquininas son hormonas involucradas en el desarrollo de las plantas. El estudio encontró que las plantas con señalización defectuosa de citoquininas no respondieron a los parches de celulosa bacteriana, confirmando así su importancia crucial para desencadenar el proceso de regeneración.
¿Cuáles son las implicaciones prácticas de esta investigación?
Los hallazgos tienen importantes implicaciones para prácticas agrícolas, incluyendo la cicatrización de heridas en plantas para prevenir infecciones y mejorar técnicas como injertos y poda, especialmente en cultivos como viñedos y producción ornamental.
¿Qué se requiere para avanzar en esta línea de investigación?
Aún se necesita más investigación para confirmar la eficacia de los parches de celulosa bacteriana en condiciones reales y se requieren recursos adicionales para facilitar la transferencia tecnológica entre la investigación y el sector productivo.
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