Josefina Poupin, y la estrecha relación entre microorganismos y plantas

Una planta es mucho más que tallo, hojas y raíces. Y en ella ocurren otros procesos además de la fotosíntesis. Lejos de la vista, en las raíces y el suelo, la planta convive, se comunica e interrelaciona con una gran variedad de microorganismos a lo largo de su vida. Estas relaciones, especialmente con bacterias benéficas, son el objeto de estudio de la fisióloga vegetal Josefina Poupin, investigadora en CAPES y en la Universidad Adolfo Ibáñez.

Josefina Poupin Swinburn nació en Santiago, pero en la etapa escolar vivió en distintas ciudades del país, donde recuerda que “en el colegio tuve la suerte de tener un gran profesor de Biología, José Montero, que me motivó, desafió y acercó a la ciencia”. En su camino estuvo la Licenciatura en Biología en la Universidad Católica, luego un Magíster y un doctorado en Ciencias Biológicas con mención en Genética Molecular y Microbiología en la misma universidad.

Actualmente, es profesora asociada de la Facultad de Ingeniería y Ciencias, en la Universidad Adolfo Ibáñez e investigadora asociada de la línea 2 en CAPES, que se dedica a la bioingeniería para la protección del medio ambiente y las tecnologías sustentables. En esta área colabora frecuentemente con Bernardo González y Thomas Ledger, investigador principal e investigador asociado, respectivamente, de esa línea. “Ellos son microbiólogos y hacemos una alianza porque yo vengo del mundo de las plantas, de la fisiología vegetal, por lo que he estudiado qué es lo que le ocurre a la planta en presencia de microorganismos, a nivel molecular y fisiológico, y ellos aportan desde la mirada de la microbiología”, indica Poupin.

Microorganismos + genomas + planta = Holobionte

Desde hace unos años se sabe que todos los macroorganismos conviven con una gran cantidad y variedad de microorganismos, por ejemplo, los presentes en la microbiota intestinal de un humano. “Este conjunto de microorganismos y sus genomas se conoce como microbioma, y las plantas también poseen sus microbiomas, tanto en sus tejidos externos como internos”, describe Josefina.

Si uno se imagina a una planta como un individuo macro con todo su microbioma alrededor, en caso de tener que enfrentarse a un patógeno o a un estrés ambiental, los genomas presentes en esos microorganismos podrían ser un arsenal adicional de defensa ante esa adversidad. “Entonces la planta ya no es solo un macroorganismo, sino que es ella más su microbioma, el holobionte”, explica la fisióloga vegetal.

Una porción de este microbioma vegetal está formado por rizobacterias que pueden tener efectos benéficos para las plantas, afectando su crecimiento y desarrollo, o bien ayudándolas a responder a estreses ambientales, bióticos y abióticos.

Conversaciones moleculares entre reinos de la vida

¿Cómo se comunican las plantas, hongos y bacterias? A través de las interacciones moleculares. Esta es un área de gran interés en microbiología vegetal en la que aún hay más preguntas que respuestas. Josefina Poupin se interesó en estos temas porque “es un área de investigación donde convergen distintas disciplinas como la biología, fisiología vegetal, microbiología, ecología y evolución. Lo interesante es que se sabe hace más de 100 años que hay una interacción entre plantas y bacterias en sus raíces, pero aún queda mucho por descubrir, en especial qué diferencia a una bacteria benéfica de otra que no lo es, cuáles son las vías moleculares involucradas, cómo se regulan estas interacciones a nivel ecológico y qué impacto tienen a nivel evolutivo.” De hecho, el alcance del concepto de holobionte no ha estado exento de discusión en la comunidad científica y algunos de estos alcances son estudiados en el actual proyecto Fondecyt de Poupin.

Estudiar las conexiones que se dan entre las rizobacterias y las plantas permite entender mejor cómo se relacionan organismos pertenecientes a distintos dominios de la vida, qué conversaciones moleculares se dan entre ellos y qué implicancias evolutivas existen. “Por otra parte”, señala Poupin, “si conocemos mejor cómo funcionan estas interacciones, podemos desarrollar tecnologías, basadas en propiedades de la naturaleza y amigables con el medio ambiente, que permitan tener una agricultura más sostenible”.

Aplicaciones en la agricultura

La utilización masiva de fertilizantes sintéticos tiene un impacto ambiental tanto en su producción como en su uso, por lo que desarrollar un producto biológico, a base de rizobacterias, que sea eficaz y que se pueda utilizar en distintas variedades de interés agrícola, puede reducir el uso de fertilizantes disminuyendo los costos para el agricultor y minimizando la contaminación asociada.

“Grandes compañías de agroquímicos han estado adquiriendo empresas dedicadas a la búsqueda y caracterización de microorganismos benéficos. En distintos países, la industria de bioestimulantes y biocontroladores, basados en microoganismos benéficos, está cobrando mucha fuerza. Si se logra reemplazar en parte el uso de agroquímicos por microorganismos benéficos se podría disminuir la huella de la industria agrícola”, señala, acotando que además es necesario un trabajo conjunto entre la academia y la empresa para conocer mejor las necesidades de la industria y co-crear, desde el principio, soluciones apropiadas y factibles.

La investigadora ya ha tenido experiencias positivas en la agroindustria, formando una alianza con personas del mundo agrícola que “nos apoyaron, nos aportaron las zonas de estudio y trabajamos en conjunto con otros investigadores de CAPES para desarrollar formulaciones que pudieran ser aplicadas en papas y tomates. Nos fue bien, logramos definir una formulación que permite reducir el uso de fertilizantes nitrogenados, resultando todo este esfuerzo colaborativo en una patente de invención”, indica Poupin.

Como vemos, esta área de la ciencia es muy dinámica, tanto como la relación entre las plantas y sus microbiomas, Josefina Poupin nos cuenta que “actualmente estoy trabajando en el desarrollo de mi proyecto Fondecyt, dónde esperamos conocer mejor si hay forzantes ambientales que pueden cambiar el resultado de una relación microorganismo-planta y también cuáles son las implicancias de las bacterias benéficas a nivel ecológico y evolutivo en las plantas”. Todo un mundo microscópico por conocer y comprender.

Texto: Comunicaciones CAPES
Foto: Josefina Poupin