Cuando las plantas se enfrentan a una falta de nutrientes esenciales, como pueden ser el hierro o el fósforo, ponen en marcha estrategias para poder adquirir esos nutrientes y sobrevivir. Modificando sus raíces consiguen llegar a los nutrientes y, liberando sustancias que los hagan solubles y más fáciles de tomar, consiguen el alimento.

Conocer cómo se activan estas respuestas es esencial para ayudar a las plantas a adquirir el hierro y ha sido una de las líneas de investigación más trabajadas por el grupo de Fisiología Vegetal, dirigido por el catedrático Javier Romera de la Unidad de Excelencia María de Maeztu – Departamento de Agronomía (DAUCO) durante décadas.

Hasta ahora, se conocía que, en el complejo engranaje de activación y desactivación de estas respuestas, intervenían compuestos como la hormona etileno y el óxido nítrico y que, una vez que la planta se había recargado de hierro hasta las hojas, una señal represiva bajaba de las hojas para apagar el interruptor de esas respuestas. “La naturaleza de esa señal es una incógnita” señala Javier Romera, pero muchos resultados experimentales sugieren que está relacionada con algún tipo de compuesto de hierro que se mueve de las hojas a las raíces, llevando también el mensaje de apagar la ingesta para evitar una intoxicación por exceso de hierro.

Recientemente, se ha descubierto un nuevo elemento que actúa en este engranaje: los péptidos IMA (Iron Man), unos componentes muy pequeños que también se ha demostrado que están implicados en la activación de las respuestas. “Y queríamos conocer cuál es la relación entre la señal que desactiva las respuestas (relacionada con el hierro en las hojas), el etileno y los péptidos IMA. Teníamos que encajar este nuevo elemento en el modelo de respuesta a la deficiencia de hierro de las plantas” explica la investigadora María José García del Rosal.

Tras el estudio de laboratorio realizado en la planta modelo Arabidopsis se ha conseguido colocar este nuevo elemento en el modelo. “Hemos comprobado que los péptidos IMA están por debajo del etileno, es decir, que el etileno los activa. También están por debajo de la señal inhibidora relacionada con el hierro en hojas, que sería la que comienza la respuesta”. Por tanto, a la hora de desactivar la respuesta el mecanismo lo arrancaría la señal inhibidora que baja de las hojas, que actuaría sobre el etileno que, a su vez, regularía los péptidos IMA. Queda claro que son otras señales las que “mandan” sobre los péptidos ya que se ha visto que cuando se pulveriza hierro sobre las hojas (la señal inhibidora), los péptidos se reprimen, lo que quiere decir que hay otra señal que está relacionada con el contenido de hierro en las hojas que actúa por encima de los péptidos.

“Se sabía que el etileno induce la respuesta y que los péptidos inducen la respuesta a la deficiencia de hierro pero no se sabía la relación entre ambos” aclara el catedrático Rafael Pérez.  Tras observar que el etileno induce los péptidos IMA para poner en marcha la respuesta, el equipo seguirá investigando las relaciones entre los elementos para completar mejor el puzle, porque como avanza Romera “no descartamos que también los péptidos puedan inducir al etileno”.

Mientras continúa la investigación, el objetivo del trabajo se ha cumplido: se colocan a los péptidos IMA, descubiertos en 2018, en el entramado del mecanismo de respuesta a la deficiencia de hierro. Una pieza menos para comprender en conjunto estas estrategias que pueden ayudar a que, en un futuro, se creen plantas mejoradas que puedan tomar el hierro en su justa cantidad incluso en suelos con escasez de nutrientes.

García MJ, Angulo M, Romera FJ, Lucena C, Pérez-Vicente R. A shoot derived long distance iron signal may act upstream of the IMA peptides in the regulation of Fe deficiency responses in Arabidopsis thaliana roots. Front Plant Sci. 2022 Aug 29;13:971773. doi: 10.3389/fpls.2022.971773