La ciencia de las plantas es el término que se da a una serie de investigaciones y estudios científicos que exploran las 410.000 especies de plantas terrestres que se calcula que hay en la tierra.

La ciencia de las plantas engloba la ‘Botánica’ de la palabra griega βοτάνη (botanē) que significa pasto o forraje, en el sentido de que implica la observación del crecimiento y las características de las plantas y la investigación de la relación entre las plantas y su entorno. Pero también es mucho, mucho más…

La enorme diversidad de investigaciones que abarca el término “ciencia de las plantas”, está bien representada en el Centro John Innes.

Por ejemplo, el laboratorio del profesor Enrico Coen estudia cómo pequeños grupos de células en brotes microscópicos se convierten en las diversas formas de flores y hojas que vemos a nuestro alrededor.

Mientras, el grupo del profesor Ray Dixon se centra en cómo las plantas responden a las señales ambientales a nivel molecular, para tratar de entender el proceso de fijación biológica del nitrógeno en las bacterias y su regulación.

La bioquímica y el metabolismo primario de las plantas, incluidos los productos químicos y las moléculas que fabrican, y la interacción de las plantas con las plagas y las enfermedades son áreas importantes de investigación.

La profesora Sarah O’Connor ha publicado un extenso trabajo sobre la biosíntesis de productos químicos complejos por parte de las plantas que pueden ser muy difíciles de fabricar en el laboratorio. Por ello, la posibilidad de utilizar las plantas como fábricas podría ser muy valiosa. Por ejemplo, el bígaro de Madagascar produce vinblastina y vincristina, que se utilizan como medicamentos contra el cáncer. Es imposible producir estas moléculas en un laboratorio convencional, pero puede ser posible aprovechar el poder de las plantas para producir estos medicamentos que salvan vidas de forma más rápida y barata en el futuro.

Tradicionalmente, la “botánica” también incluía el estudio de los hongos y las algas, que siguen siendo objeto de investigación en el Centro John Innes.

El laboratorio del profesor Barrie Wilkinson, por ejemplo, investiga el descubrimiento y la biosíntesis de productos naturales microbianos, incluidos los producidos por bacterias y hongos, ambos una importante fuente de productos farmacéuticos para el tratamiento de enfermedades mortales.

Para complementar esto, el Dr. Martin Rezjek está trabajando en un método barato, seguro y eficaz para tratar las floraciones de algas nocivas.

Genética de las plantas

En el siglo XXI, un número cada vez mayor de científicos especializados en plantas está trabajando para comprender la genética de las mismas.

Se han secuenciado los genomas completos de muchas especies y los datos se han compartido y utilizado para comprender cómo la genética de los cultivos puede permitir el desarrollo de nuevas variedades más tolerantes al cambio climático o más nutritivas para el consumo humano.

La primera planta en tener su genoma completo fue la “hierba no tan humilde”, la “planta modelo”, Arabidopsis thaliana (berro). Para ello se contó con un equipo de investigación internacional de más de 200 científicos, procedentes de 35 laboratorios. Nuestro profesor Mike Bevan supervisó la coordinación de la secuenciación del cromosoma 4.

En el Centro John Innes nos proponemos aumentar la comprensión de la genética y la biología de las plantas y explotar la biodiversidad vegetal para mejorar el rendimiento de los cultivos de forma sostenible,.

En 2018, trabajando en colaboración con colegas del Instituto Earlham, el Laboratorio Sainsbury y el Instituto Europeo de Bioinformática, pudimos publicar los análisis de secuencias de ADN más precisos y completos del notoriamente complejo genoma del trigo hasta la fecha.

Mientras tanto, la doctora Judith Irwin, en colaboración con la catedrática Caroline Dean, ha trasladado nuestra comprensión de cómo las plantas controlan y regulan el tiempo de floración a partir de la investigación fundamental con Arabidopsis, para permitir el control de la floración en la planta de brócoli, y utilizar este conocimiento para desarrollar un nuevo brócoli de crecimiento rápido.

Tecnología genética

La modificación genética y la edición de genes son técnicas utilizadas por los científicos de plantas para alterar las características o rasgos de las plantas cambiando su ADN.

Estas tecnologías pueden inhibir la expresión de rasgos perjudiciales o introducir nuevas características que resulten beneficiosas, y trabajan con los mismos objetivos que el cultivo tradicional de plantas, pero de forma más controlada y rápida.

Dependemos de las plantas para alimentarnos, lo que significa que los cambios medioambientales, incluido el cambio climático, tienen importantes consecuencias para la humanidad.

Comprender y preservar la biodiversidad de las plantas es clave para la protección de nuestro suministro de alimentos y para salvar especies emblemáticas como el fresno (Fraxinus excelsior).

Entender el impacto del medio ambiente en las plantas y sus genes, y trabajar en el diseño del trigo del futuro son los ejes de dos de los programas estratégicos del Centro John Innes.

La ciencia de las plantas en el Centro John Innes

Nuestra propia historia en la ciencia de las plantas se remonta a principios del siglo XX y a la muerte del promotor inmobiliario y filántropo londinense John Innes (1829-1904).

El último testamento de Innes disponía que la mayor parte de su fortuna se destinara a la creación de una escuela para la enseñanza de la horticultura o de un museo y una galería de arte locales.

Para decidir el destino de la herencia se constituyó una organización benéfica, la John Innes Charity (ahora llamada John Innes Foundation). Tras su creación, la organización benéfica mantuvo largas negociaciones con el Consejo de Agricultura, el Consejo de Educación y los comisarios de la beneficencia, que finalmente aceptaron establecer un nuevo instituto.

El Instituto de Horticultura John Innes sería una escuela de formación avanzada para jardineros, una estación de investigación para la cría de frutas y una institución para “la experimentación e investigación hortícola con énfasis en la genética de las plantas”.

Más de 100 años después, el Centro John Innes es reconocido internacionalmente como un líder mundial en genética, investigación microbiana y ciencia de las plantas.