Cómo conseguir injertos de éxito

«Las plantas son una caja de sorpresas. Para mí es un tema fascinante. Cómo es posible que dos organismos diferentes se combinen en uno solo. Es algo que me parece asombroso. Y me encanta investigarlo». La práctica del injerto no es desde luego una novedad para Carlos Frey Domínguez, que en su Cacabelos natal y en su familia tiene un amplísimo ejemplo de la utilización de esta técnica agrícola centenaria. «Tenemos muchos cultivos injertados, desde castaños y cerezos a vides o almendros». Técnicas ancestrales y poco conocimiento científico a nivel internacional. Por eso este biólogo por la Universidad de León, Premio Extraordinario Fin de Grado, master en Investigación en Biología Fundamental y en Biomedicina, becado para la Formación de Profesorado Universitario (FPU) e investigador en su tesis de doctorado en las áreas de Fisiología Vegetal y Biología Celular de la ULE decidió ahondar en los secretos de las células que hacen que un injerto sea un éxito o un fracaso. Las aplicaciones son múltiples, más allá de la productividad. Por ejemplo, permiten avanzar en la mayor resistencia de las plantas ante factores ambientales como las sequías o evitar la utilización innecesaria de agroquímicos.

Un trabajo de colaboración entre dos áreas de la Facultad en el que intervienen el doctor Rafael Álvarez Nogal, del Área de Biología Celular, y «los que son mis dos directores de tesis, el doctor José Luis Acebes Arranz y el doctor Antonio Encina García, del Área de Fisiología Vegetal».

Los primeros avances de la tesis doctoral de Frey han sido publicados en la prestigiosa revista Plants, «una revista Q1, que está entre el 25% de las mejores revistas de ciencias de las plantas. Es mi primera aportación científica en forma de artículo al campo de la investigación en el que trabajo, y es una publicación de alto impacto en categoría y de acceso abierto».

El artículo de investigación:  publicado se titula Histological Changes Associated with the Graft Union Development in Tomato  (Cambios histológicos asociados al desarrollo de la unión de  injerto  en tomate).

Un comienzo muy prometedor para este joven investigador, que resume sus objetivos en «arrojar luz sobre cómo las plantas que forman el injerto regeneran sus tejidos para fusionarse en una sola. Eso servirá de base para ahondar a nivel molecular en lo que sucede durante el injerto. Ojalá nos permita identificar marcadores tempranos de fracaso de los injertos. Incluso diseñar tratamientos que mejores la tasa de éxito de esta técnica».

El biólogo explica que el injerto, «la unión de dos plantas en una sola, es una técnica agrícola empleada desde la antigüedad.  Actualmente se emplea en una inmensidad de cultivos con diversos fines, desde la propagación vegetativa de variedades  hasta  combatir estreses ambientales, como la sequía o la salinidad del suelo; o estreses bióticos, como infecciones fúngicas o bacterianas. También para aumentar el vigor de las plantas y por tanto su productividad».

Una técnica que se utiliza en los cítricos, las vides, las cucurbitáceas (melones, sandías, calabazas, etc) y las solanáceas (tomate, berenjena, etc). «La especie con la que trabajamos es el tomate. Lo hemos escogido porque  es uno de los  cultivos  con más interés  agroalimentario del mundo, porque España es un gran productor y porque actualmente el  injerto  es una técnica casi indispensable en los grandes invernaderos de este cultivo». Aunque su primera intención fue analizar los injertos en las vides (que además son obligatorios legalmente), por la trascendencia que tienen para la economía del Bierzo.

En todos los casos, «para que un  injerto  funcione las  partes de las  plantas que participan en él deben reconocerse,  unirse  y desarrollar una compleja respuesta  de  reprogramación celular que les permita  fusionar sus tejidos vasculares de forma efectiva. Nuestro proyecto atiende a este proceso, es decir, estudiamos en profundidad y detalle  cómo se establece un  injerto. Además, también estudiamos el proceso en combinaciones de plantas que no son capaces de unirse,  o  que  cuando se unen forman  injertos  de baja calidad, lo que nos permite comparar cuáles son los factores críticos. El objetivo de fondo es poder establecer marcadores tempranos del éxito del  injerto  y conocer qué factores  principales  son los que afectan al mismo, para poder desarrollar y validar tratamientos que mejoren sustancialmente  su  éxito».

Frey reconoce que los objetivos que se han marcado en la investigación son ambiciosos. «Estamos dando un gran paso para arrojar luz sobre cómo se desarrollan los tejidos durante el establecimiento del  injerto. Hemos observado que son los meristemos laterales (unas células madre que permiten crecer a los tallos de las plantas)  los que orquestan la respuesta celular para la reconexión, pero no los únicos participantes. Además, aquellas combinaciones que no funcionan, presentaron una respuesta exacerbada a la herida, depositando moléculas de defensa en la zona del corte, mientras que las combinaciones que funcionaron, unieron sus células engrosando sus paredes celulares (la pared celular es la estructura más externa de las células de las plantas y que puede tener diferentes grados de rigidez)».

El investigador señala que la principal innovación que aporta su tesis es precisamente analizar científicamente el proceso del injerto. «Se trata de un tema sobre el que aún se desconocen muchos aspectos, especialmente a nivel molecular. Cuáles son los mecanismos que actúan durante el establecimiento de la unión entre ambas plantas. Si conseguimos descubrir más  detalles  sobre el funcionamiento de los  injertos  podremos  elaborar herramientas o tratamientos para mejorar su éxito. Además, y no menos importante, entenderemos un poco mejor cómo las plantas interaccionan al combinarse entre ellas, cómo se reconocen, cómo se defiende del estrés, cómo se reparan, etc.».

Un avance trascendental en una tecnología agronómica «de primer nivel, ya que su utilidad ha permitido la supervivencia de varios cultivos y la mejora de muchos de ellos».

A la hora de analizar las ventajas que aportaría este conocimiento a los cultivos, Carlos Frey señala que «si conocemos en profundidad los mecanismos que subyacen durante el establecimiento del  injerto  y sabemos cuáles son los que fallan en combinaciones de bajo éxito, podremos ensayar diversos tratamientos para mejorar y asegurar la formación de uniones de gran calidad».

Un conocimiento que repercutiría  tanto en las empresas dedicadas a la producción de planta injertada como en los agricultores, «ya que verían mejorada la calidad de sus  injertos  y la posibilidad de obtener nuevas combinaciones  antes imposibles. Las ventajas de  injertar  son  múltiples y con diversas motivaciones».

Sectores beneficiados

Si los objetivos del proyecto se cumplen, tanto productores de planta injertada como agricultores se verían beneficiados. «Los primeros se ahorrarían muchas de las pérdidas ocasionadas por la producción de combinaciones demandadas pero de baja compatibilidad, para las cuales son necesarias un número de  injertos  grande ya que  la proporción  de éxito es baja».

El trabajo que desarrolla Frey es pionero, «ya que no se habían planteado metas tan ambiciosas sobre este tema, sobre todo profundizando  en los cambios relacionados con las paredes celulares. Además, la búsqueda de marcadores tempranos y de los tratamientos de mejora de la formación del  injerto  con los que trabajamos tampoco se han desarrollado antes. Por otra parte, apenas hay grupos de investigación trabajando en este tema desde  un punto de vista biológico».

Por lo que se refiere al futuro de la investigación que lleva a cabo, el biólogo de la ULE señala que «el siguiente objetivo, del cual ya tenemos resultados, es indagar en qué papel juega la pared celular de las células que median la adhesión entre una y otra planta. Su composición y estructura, dada por la presencia de unos o otros compuestos,  podría ser clave a la hora de reconocer y adherirse una y otra planta».