Investigadores de la ULE descifran secretos celulares de los injertos de tomate
En su tesis doctoral, el investigador Carlos Frey Domínguez, del Grupo de Investigación FISIOVEGEN, esclarece algunos de los procesos moleculares y fisiológicos que subyacen al injerto de plantas de tomate y proporciona nuevos procesos que podrían mejorar esta técnica agrícola.
El tomate es una de las hortalizas más cultivadas a escala mundial. Su injerto está tan generalizado que tan solo en España se producen al año más de 72 millones de plantas de tomate injertadas. Hoy en día, cualquier supermercado expone un amplio abanico de variedades de tomate que tratan de responder a la vista y el gusto del consumidor. Detrás de todo esto se esconde no solo el injerto, -una técnica agrícola que consiste en cortar y pegar dos plantas para que crezcan como una sola-, sino la importancia de escudriñar a nivel científico el comportamiento de esa planta injertada con el fin de mejorar su eficacia y sostenibilidad.
En ese trabajo ha estado inmerso el investigador Carlos Frey en los últimos cuatro años a través de su tesis doctoral ‘Explorando las modificaciones fisiológicas, histológicas y de la pared celular durante el injerto de plantas de tomate (Solanum lycopersicum L.)’. Dentro del Grupo de Investigación FISIOVEGEN de la Universidad de León (ULE) y del Área de Fisiología Vegetal, Carlos Frey ha desarrollado su investigación bajo la dirección de los profesores José Luis Acebes y Antonio Encina.
La investigación arroja luz sobre algunos de los procesos moleculares y fisiológicos que subyacen al injerto en plantas de tomate, proporcionando nuevas herramientas y conocimientos que podrían mejorar esta práctica hortícola. El estudio profundiza en los factores que afectan a la cicatrización del injerto y propone métodos no invasivos para su monitoreo, así como la utilización del injerto para inducir resistencia a enfermedades del cultivo.
“El injerto, una técnica agrícola que consiste en unir una planta que proporciona el tallo y las hojas (vástago) sobre otra que aporta la raíz (portainjerto) para mejorar el rendimiento y la resistencia a enfermedades y otros problemas ambientales, es una práctica antigua pero aún poco comprendida en términos de fisiología y biología molecular”, explica este joven investigador que ya ha publicado cinco artículos científicos relacionados con su tesis en distintas revistas internacionales como Carbohydrate Polymers, Plant Molecular Biology, y Physiologia Plantarum. Su trabajo se centró en el tomate (Solanum lycopersicum L.), una planta de gran importancia económica, para investigar las modificaciones que se producen en los tejidos y componentes de las paredes celulares (el armazón de los tejidos de las plantas) durante la cicatrización del injerto.
A través de técnicas de microscopía y el análisis de la composición de la pared celular, la investigación identificó que la unión del injerto de tomate sufre importantes cambios. “Inicialmente, se observó un engrosamiento de las paredes celulares y la formación de callo y nuevas células vasculares, esenciales para la cicatrización. Sin embargo, en injertos no funcionales, la deposición excesiva de materiales como suberina y lignina, unos compuestos con rol defensivo, impidió la correcta progresión del injerto, resaltando la complejidad del proceso”.
El estudio también detectó una acumulación de pectinas en la zona de unión, con cambios en el grado de metil-esterificación y aumento de la actividad pectín metil-esterasa. “Estos hallazgos son cruciales para entender cómo las paredes celulares participan en el proceso de cicatrización”, detalla Carlos Frey quien llevó a cabo una parte de su investigación durante una estancia de tres meses en Santiago de Chile, en la Universidad Andrés Bello, bajo la codirección de la investigadora Susana Sáez-Aguayo.
AUTOINJERTOS PARA HACER FRENTE A ENFERMEDADES
Uno de los avances más prometedores alcanzados en la tesis es la identificación de métodos no invasivos para monitorizar la cicatrización del injerto. Para Carlos Frey un diagnóstico temprano y más preciso de la viabilidad del injerto “podría revolucionar la producción hortícola” y ese proceso pasaría por el empleo de la “termografía foliar, es decir a través de la medición de diferencias de temperatura de las hojas, y por la medición del rendimiento cuántico máximo, así se puede detectar precozmente el fallo del injerto”. Además, la investigación exploró el concepto de "memoria de estrés" mediante autoinjertos de tomate. “Los resultados indicaron que el injerto podría asociarse a un aumento de la resistencia a infecciones. Este descubrimiento sugiere que el autoinjerto podría utilizarse para mejorar la defensa de las plantas frente a enfermedades, representando una estrategia innovadora para la agricultura”.
La investigación de Carlos Frey aporta grandes avances científicos como la caracterización histológica de uniones de injerto funcionales de tomate, frente a las no funcionales; la composición de las paredes celulares de la zona de unión del injerto de tomate a lo largo de su cicatrización; la propuesta de métodos de monitoreo de la cicatrización no invasivos; la descripción de los niveles de defensa antioxidante en la unión del injerto de tomate a lo largo del tiempo y el autoinjerto como agente relativamente protector frente a infecciones en tomate.
Durante su tesis doctoral, Carlos Frey ha contado con la participación y ayuda de los profesores Rafael Álvarez (Área de Biología Celular / Grupo PROMUEVE) y Hugo Mélida (Área de Fisiología Vegetal / Grupo FISIOVEGEN) y de los investigadores Alba Manga Robles, Andrés Hernández-Barriuso y Nerea Martínez-Romera, del Área de Fisiología Vegetal y del Grupo FISIOVEGEN.
La investigación no solo amplía el conocimiento sobre la fisiología del injerto en plantas de tomate, sino que también propone herramientas prácticas y novedosas que podrían, tras su posterior estudio e implantación, mejorar significativamente la eficacia y la sostenibilidad de esta técnica agrícola. De ser así, los hallazgos tienen el potencial de influir en la producción hortícola a nivel mundial, proporcionando soluciones basadas en la biotecnología para enfrentar los desafíos del cultivo de plantas injertadas.
(FOTOGRAFÍAS: primera: .Carlos Frey (2º izda) el día de la defensa de su tesis doctoral ante el tribunal formado por los doctores Hugo Mélida (3º Izda), Joao Fernandes (4º Izda) y Mª José Clemente (1ª dcha) y con los directores de la Tesis, Antonio Encina (1º izda ) y José L. Acebes (2º dcha). / segunda: injertos de tomate en laboratorio. / tercera: Termografía aplicada al injerto. DAG: días después del injerto. Azul: frío. Rojo: caliente. Temperaturas más frías indican que el agua del suelo está llegando a las hojas a través del tallo durante el proceso de cicatrización. / cuarta: Células del injerto cicatrizando la unión. / quinta: portada y contraportada de la tesis doctoral de Carlos Frey).
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