Ciència per allargar la curta vida de la flor tallada

En les plantes, algunes condicions ambientals extremes poden causar estrès fotooxidatiu, un procés que provoca la síntesi dʼespècies químiques reactives de lʼoxigen (reactive oxygen species, ROS), la inhibició de la fotosíntesi i, en alguns casos, la senescència o mort cel·lular. El nou treball es basa en lʼestudi de lʼestrès fotooxidatiu sobre les flors del gènere Lilium, que aplega més dʼun centenar dʼespècies originàries del Japó i de gran valor en el sector comercial de les plantes ornamentals.

Com impacta lʼestrès fotooxidatiu en lʼobertura de les flors?

La recerca revela que els efectes de lʼestrès fotooxidatiu  condicionen la durada de la flor de Lilium, «no només durant la senescència, sinó fins i tot durant el procés dʼobertura de la flor», subratlla Sergi Munné-Bosch, catedràtic del Departament de Biologia Evolutiva, Ecologia i Ciències Ambientals i cap del Grup de Recerca ANTIOX de la UB.

Els pètals —fulles transformades que formen les flors— són els primers òrgans florals que es deterioren, un procés que limita la vida de la flor tallada. Per regular la longevitat de la flor, la majoria dʼestudis sʼhan centrat en el procés de senescència o mort cel·lular en les flors. Tal com explica Paula Muñoz, primera autora de lʼarticle i membre del grup ANTIOX, «el treball analitza per primer cop el procés de lʼobertura floral com a factor determinant de la vida de la flor tallada. Si seʼn retarda lʼobertura, les flors arribaran més tard a la fase de senescència, i la seva vida sʼallargaria més».

El gènere Lilium té coloració verda en els estadis inicials del desenvolupament —quan la flor està tancada— per la presència de clorofil·les. Quan la flor es comença a obrir, les clorofil·les es degraden i es redueix la fotosíntesi. «En aquest moment —detalla Muñoz—, té lloc un augment de lʼestrès fotooxidatiu sobre la flor i es dispara la peroxidació lipídica, amb la formació dʼespècies reactives dʼoxigen que activen la síntesi dʼhidroperòxids, de malondialdehid i dʼàcid jasmònic».

La síntesi controlada dʼaquestes molècules podria ajudar a regular lʼobertura de la flor sense afectar-ne el desenvolupament, revela lʼestudi. «La descoberta podria obrir la via al disseny de nous tractaments en fases inicials del desenvolupament floral —abans de la collita— per allargar la vida de la flor, en substitució dels tractaments més tradicionals (amb productes amb sucres, antimicrobians o fitohormones) aplicats abans o després de la venda als clients», detalla Sergi Munné-Bosch.

Noves funcions dels compostos ROS en la fisiologia vegetal

Fulles, flors i fruits són òrgans que responen de manera diferent als efectes de lʼestrès fotooxidatiu durant tot el cicle de vida de la planta. La síntesi de molècules antioxidants (carotenoides, tocoferols, etc.) és un dels mecanismes destoxificants que bloquegen els compostos ROS i en limiten els efectes sobre els vegetals. El Grup de Recerca ANTIOX de la UB també ha revisat recentment els moments crítics de producció dʼespècies ROS —maduració dʼalgunes flors i fruits de la planta, entre dʼaltres—, i les funcions que poden tenir aquests compostos en la fisiologia vegetal (Plant Physiology, 2018).

«Les fulles són els òrgans en què sʼhan estudiat amb més detall els mecanismes de lʼestrès fotooxidatiu», explica Paula Muñoz. «En la fase de senescència, per exemple, un dels primers símptomes és la disminució de lʼeficiència màxima del fotosistema II de lʼaparell fotosintètic dels cloroplasts (orgànuls que transformen lʼenergia lumínica en energia química). Si els mecanismes de defensa no són efectius, els compostos ROS es poden acumular i originen una degradació massiva de macromolècules per proteòlisi i autofàgia».

No obstant això, en alguns casos, la producció dʼespècies ROS té lloc dʼuna manera controlada, així que aquests compostos podrien actuar com a senyals moleculars dels cloroplasts cap al nucli cel·lular (senyalització retrògrada) i regular processos essencials per al desenvolupament de les fulles. En el marc del treball, els autors constaten que les diverses espècies reactives dʼoxigen participen en processos de senyalització retrògrada dʼuna manera diferent.

Així doncs, compostos ROS de curta durada  —com lʼO₂ o radicals hidroxil— interaccionen amb proteïnes que passen del cloroplast al nucli i participen en processos de mort cel·lular i inhibició del creixement cel·lular. Altres compostos —com el peròxid dʼhidrogen (H₂O₂)—, que travessen la membrana del cloroplast i es difonen millor, participen en vies metabòliques per activar o reprimir lʼexpressió de determinats gens reguladors del desenvolupament de la planta, destaquen els experts de la UB.

Dels laboratoris de fisiologia vegetal al món de lʼempresa

Els estudis del Grup de Recerca ANTIOX de la UB tenen un ampli escenari dʼaplicació en diversos sectors (alimentació, biotecnologia, agricultura, etc.). En el camp de la transferència de tecnologia, el projecte per despertar els arbres —desenvolupat amb la col·laboració de lʼempresa Biovert i el suport de la Fundació Bosch i Gimpera (FBG)— va ser destacat entre les millors experiències universitat-empresa en lʼAtles de la innovació a Catalunya 2016. 

Enguany, també han descrit com la modulació de la ruta de senyalització de lʼàcid abscísic (ABA) podria ajudar a conservar millor els aliments de fulla verda a temperatura ambient. Segons el treball (publicat a Plant Biotechnology Journal, 2018), el disseny de nous agonistes i antagonistes de lʼàcid abscísic  —una hormona vegetal— podria ajudar a definir una estratègia que allargui la vida útil dels productes sense efectes perjudicials per a la salut humana.