Aprendiendo de la naturaleza y la evolución de las plantas

La Dra. Renata Reinheimer* investiga en la inflorescencia y evolución de gramíneas -las bases biológicas de la diversidad de las formas de las plantas-. Lleva a cabo su trabajo en el Instituto de Agrobiotecnología del Litoral (UNL/Conicet), sito en el Predio del Conicet “Dr. Alberto Cassano” de la ciudad de Santa Fe.

“Estoy asombrada por la diversidad de formas que las plantas pueden presentar; de ahí mi interés por explorar las bases biológicas de dicha diversidad. Este interés me llevó a investigar la maquinaria genética que controla la forma y estructura de las plantas. En particular, estoy interesada en identificar aquellos cambios en los mecanismos genéticos que permitieron diversificar y optimizar los sistemas reproductivos y la fisiología de las plantas a lo largo de la evolución”, expresa. Y añade: “En términos de sistemas reproductivos, me interesa estudiar las bases moleculares que dieron origen a la diversidad de formas de flores y a los sistemas de ramas que las sostienen (inflorescencias). En cuestiones relacionadas con la fisiología, me interesa entender la evolución de la fotosíntesis, y en especial los mecanismos moleculares que dieron origen a la vía fotosintética C_4, tipo de fisiología que provee a las plantas de una ventaja adaptativa, especialmente en lugares con altas temperaturas, áridos y salinos”.

Para realizar su trabajo, ¿en qué saberes se apoya?

Para desarrollar estos proyectos necesito aplicar e integrar conocimientos y metodologías diversas que van desde técnicas de morfología y anatomía tradicional y moderna, combinadas con sofisticados análisis filogenéticos (evolutivos) y estadísticos, hasta prácticas actuales de biología molecular y biotecnología.

¿En qué grupo de plantas investiga y por qué?

Me centro en estudiar la familia de las Gramíneas (comúnmente denominados “pastos”), un grupo reconocido por su importancia económica porque entre los miembros más destacados están el maíz, arroz, avena, trigo, centeno, caña de azúcar, etc., que constituyen una parte muy importante de la base nutricional de la humanidad a escala global. Además de ser un grupo reconocido por su valor económico, la familia de las gramíneas constituye para nosotros un modelo ideal de estudio dado que desde su origen han modificado (evolucionado) notoriamente sus sistemas reproductivos con respecto a otras Angiospermas (plantas con flores) y han adquirido repetidas veces vías de fotosíntesis alternativas.

¿Con qué gramíneas trabaja?

Esencialmente, con especies de gramíneas-modelo tales como arroz, maíz, sorgo y Brachypodium, pero también contemplamos el estudio de especies no-modelo, muchas de ellas nativas de la provincia de Santa Fe y evolutivamente muy emparentadas con especies de interés agropecuario para la Provincia. Esta relación evolutiva estrecha entre las especies permite trasladar los conocimientos científicos que uno adquiere de una especie nativa a una cultivada de interés agropecuario de forma más sencilla que al estudiar especies no directamente emparentadas evolutivamente. Muchas especies nativas, solo con pequeños cambios estructurales y fisiológicos, logran crecer más eficientemente en los suelos santafesinos que sus parientes cultivados. Las especies nativas guardan un potencial genético aún inexplorado que nos puede ayudar a mejorar la dinámica de los cultivos en suelos santafesinos.

¿Qué resultados espera obtener y en qué se aplicarán?

Mis investigaciones, por el momento, son básicas. Sin embargo, deseo comenzar a explorar algunas aplicaciones de los conocimientos que vayamos generando en el laboratorio. Por ejemplo, dado que el tipo de flor y la forma de la inflorescencia condiciona el desarrollo de semillas, en un futuro podríamos estudiar algunas aplicaciones biotecnológicas de los mecanismos genéticos identificados en el mejoramiento de la producción de granos y sus reservas en especies cerealeras. Asimismo, el conocimiento generado sobre el origen y ensamblado de la fotosíntesis C₄ de gramíneas puede ser aplicado para mejorar la productividad de especies de interés agropecuario con fotosíntesis C₃.

En términos tan sencillos como sea posible, ¿podría definir cada una de tales fotosíntesis?

La fotosíntesis es el mecanismo que usan las plantas para fijar el carbono inorgánico (en forma de CO₂ atmosférico) y convertirlo en compuestos orgánicos (necesarios para su crecimiento y subsistencia) empleando la energía lumínica del Sol. La mayoría de las plantas conducen una fotosíntesis C₃, donde el primer compuesto orgánico que se forma tiene tres carbonos (de ahí la denominación C₃) y la principal enzima que cataliza esta reacción es Rubisco. Sin embargo, esta enzima es algo ineficiente en su trabajo ya que por su naturaleza pierde parte del carbono fijado inicialmente durante el proceso. Esta ineficiencia en la actividad de Rubisco se ve incrementada en lugares donde las condiciones climáticas no son las óptimas para su desempeño (sitios cálidos, áridos y salinos). Esta desventaja de la fotosíntesis C₃ fue resuelta por algunos grupos de plantas a través de la incorporación al ciclo de fotosíntesis de enzimas más eficientes que complementan la actividad de Rubisco, minimizan la pérdida de carbono fijado y forman un compuesto orgánico primario que lleva cuatro carbonos (de ahí la denominación C₄).

¿Se ha especializado en el exterior?

Sí; en 2004, realicé una estadía de un año en el laboratorio de la Dra. Elizabeth Kellogg (University of Missouri Saint Louis, EE.UU.) donde obtuve datos necesarios para completar mi tesis doctoral. Entre 2007 y 2009, realicé mi especialización posdoctoral en el mismo laboratorio en el que desarrollé proyectos sobre los mecanismos genéticos de control del desarrollo de ramas de inflorescencias y flor de gramíneas. En 2014, realicé una estadía de investigación en el Donald Danforth Plant Science Center (Saint Louis, EE.UU.) donde, trabajando con el equipo de los Dres. Elizabeth Kellogg y Thomas Brutnell, desarrollé proyectos destinados a identificar las bases genéticas del origen de la fotosíntesis C₄ mediante el uso de técnicas de secuenciación de nueva generación.

Como investigadora repatriada, ¿con qué se encontró cuando comenzó a trabajar en el IAL?

Trabajar en el IAL tiene muchos aspectos positivos. Entre las cuestiones que destaco están el ambiente humano, el nuevo edificio, el equipamiento de alto nivel a disposición de todo el personal del Instituto, y sobre todas las cosas estoy disfrutando mucho de la interacción científica con los miembros del IAL y con investigadores invitados de otras instituciones que nos visitan frecuentemente.

 (*) Nacida en Santa Fe, es profesora en Ciencias Biológicas, Licenciada en Biodiversidad y Dra. en Ciencias Biológicas, habiendo obtenido todos los títulos en la UNL. Es investigadora adjunta del Conicet. Entrevistó: Lic. Enrique A. Rabe (ÁCS/Conicet Santa Fe). 

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