Las plantas de tomate retrasan la maduración del meristemo de los brotes para lograr resistencia al estrés térmico, según han descubierto científicos chinos, un descubrimiento que ofrece pistas para desarrollar cultivos tolerantes al calor.
A medida que las temperaturas globales continúan aumentando, las olas de calor extremas representan una amenaza importante para la productividad agrícola.
Las investigaciones muestran que por cada aumento de 1 °C en la temperatura por encima de los niveles preindustriales, el rendimiento de los cultivos disminuye aproximadamente entre un 6 y un 8 %. Por lo tanto, la capacidad de las plantas para soportar el estrés térmico es fundamental para la seguridad alimentaria, pero los mecanismos moleculares subyacentes siguen siendo en gran medida poco claros.
Ahora, sin embargo, un nuevo estudio dirigido por el grupo del profesor Xu Cao en el Instituto de Genética y Biología del Desarrollo (IGDB) de la Academia de Ciencias de China arroja luz sobre una estrategia adaptativa que podría ser fundamental para desarrollar variedades de cultivos tolerantes al calor frente al creciente cambio climático.
En particular, el estudio revela un nuevo mecanismo por el cual las plantas de tomate alivian activamente el estrés térmico y estabilizan el rendimiento mediante la reprogramación del desarrollo de las células madre apicales de los brotes. El estudio fue publicado en la revista Developmental Cell.
Las células madre del meristemo apical del brote (SAM) son esenciales para la morfogénesis aérea, el proceso mediante el cual las plantas desarrollan estructuras sobre el suelo e influyen directamente en el rendimiento del cultivo. Sin embargo, el estrés térmico puede provocar una diferenciación anormal o incluso necrosis de estas células madre, lo que conduce a defectos de desarrollo, muerte de la planta y pérdidas significativas de rendimiento. Por lo tanto, comprender cómo las células madre SAM se adaptan al estrés térmico es fundamental para mejorar los métodos de cultivo y desarrollar variedades de cultivos más resistentes.
En su estudio, el profesor Xu Cao y su equipo identificaron un mecanismo molecular clave de adaptación en las plantas de tomate. Bajo estrés térmico, las especies reactivas de oxígeno (ROS) se acumulan y promueven la separación de fases de la Flor Terminadora (TMF), un represor floral. Esta modificación prolonga la represión transcripcional de los genes de identidad floral por los condensados de TMF, reprogramando efectivamente el desarrollo de SAM. Al retrasar la maduración de los brotes, la planta prolonga el crecimiento vegetativo, lo que le permite evitar transiciones reproductivas prematuras en condiciones desfavorables.
Durante la etapa vegetativa temprana del crecimiento, las plantas de tomate pueden entrar en un estado de latencia en respuesta al estrés térmico, pausando temporalmente su programa de maduración. Una vez que la temperatura vuelve a la normalidad, el desarrollo se reanuda, garantizando rendimientos estables. Se ha demostrado que esta pausa estratégica previene pérdidas de rendimiento de entre el 34 y el 63 % en el primer racimo de frutos, lo que destaca su importante papel en la tolerancia al calor.
El estudio sugiere que este mecanismo de «cobertura de apuestas» controlado por redox funciona como una estrategia de supervivencia para las plantas sésiles, permitiéndoles retrasar la floración en condiciones adversas y al mismo tiempo garantizar el éxito reproductivo una vez que disminuye el estrés ambiental.
Los investigadores destacaron que este descubrimiento proporciona una nueva base conceptual para el desarrollo de cultivos climáticamente inteligentes con estabilidad de rendimiento que responde al medio ambiente. Los conocimientos mecanicistas identificados en este estudio pueden orientar los esfuerzos de mejoramiento de precisión para mejorar la productividad agrícola en un clima cambiante.
Fuente: Academia China de Ciencias.
