Agricultura Botánica y Genética Cereales Europa

Cría de plantas tolerantes a la sal


La planta de quinua podría servir como modelo para hacer que otros cultivos sean tolerantes a la sal. Crece bien en suelos salinos porque el exceso de sal simplemente se vierte en vejigas especiales en sus hojas.


por Robert Emmerich, Universidad de Würzburg


La erosión del suelo se considera un problema que pone en peligro la nutrición de la población humana. Uno de sus aspectos es la salinización del suelo , que afecta en particular a las regiones secas de la tierra, donde los agricultores se ven obligados a regar sus campos en gran medida. Grandes cantidades de las sales disueltas en el agua, como el sodio y el cloruro, se difunden en el suelo y permanecen allí después de que el agua se haya evaporado. La sal atrofia los cultivos e incluso puede hacer que los suelos sean infértiles a largo plazo.

«Todos los enfoques hasta ahora para criar plantas tolerantes a la sal deben considerarse más o menos como fracasos», dice el profesor Rainer Hedrich, científico de plantas de la Universidad Julius-Maximilians-Jürzburg en Baviera, Alemania. Todos ellos tenían como objetivo hacer que las plantas de cultivo crecieran en suelos salinos e identificar líneas de razas tolerantes a la sal en el proceso. Pero este enfoque no puede funcionar.

Y eso es por una razón: «Nuestras plantas de cultivo son el resultado de muchos años de reproducción. Durante ese tiempo, el hombre las ha protegido de casi todas las influencias ambientales negativas, por lo que han perdido gran parte de su capacidad de recuperación natural», explica Hedrich. . «Tan pronto como estas líneas de élite entran en contacto con demasiada sal, generalmente mueren».

Las plantas tolerantes a la sal sirven de modelo

Entonces Rainer Hedrich, junto con el profesor Sergey Shabala (Universidad de Tasmania), se propuso desarrollar una nueva estrategia. Los dos científicos apostaron por plantas que son naturalmente tolerantes a la sal.

Una de esas plantas es la quinua ( Chenopodium quinoa ). Proviene de los Andes, donde se ha utilizado como alimento durante 7,000 años. Mientras tanto, las semillas de este pseudo-cereal sudamericano, que no contienen gluten y son ricas en vitaminas, han llegado a los supermercados europeos.

La planta absorbe la sal del suelo y la almacena en células en forma de vejiga en la superficie de sus hojas. Esto protege los procesos metabólicos sensibles a la sal, y la planta puede crecer bien incluso en suelos salinos.

Sin células de vejiga, la quinua sufre de estrés salino.

Los investigadores han encontrado una manera simple de demostrar que son realmente las células de la vejiga las que aseguran la tolerancia a la sal de la planta. «Solo unos pocos trazos de pincel sobre una hoja de quinua hacen que las células de la vejiga se caigan», dice el profesor Shabala. Despojadas de sus vejigas salinas, estas plantas crecen en suelos no salinos , así como en especímenes no cepillados. Pero una exposición a la sal común frena su crecimiento significativamente.

Las células de la vejiga redondas a ovales tienen un diámetro de casi medio milímetro. Son verdaderos gigantes en el reino de las plantas, y generalmente se pueden ver incluso a simple vista. Su capacidad de almacenamiento es hasta 1000 veces mayor que la de cualquier célula normal de la superficie de la hoja.

El precio de la eliminación de sal es el azúcar.

Para obtener una idea del «sistema operativo» de la quinua y sus células de vejiga, el grupo de trabajo del profesor Jian-Kang Zhu (Universidad de Shanghai) ha descifrado el ADN del cereal de los Andes. El equipo del profesor Hedrich comparó los genes activos de las hojas y las células de la vejiga. Los análisis bioinformáticos necesarios fueron realizados por expertos de la Universidad de Shanghai y del equipo de Georg Haberer del Helmholtz Center Munich.

El resultado: incluso sin tratamiento con sal, hay genes que trabajan en las células de la vejiga que están en otras especies solo activas cuando la planta está bajo estrés. Incluyen transportadores que transportan iones de sodio y cloruro a la célula de la vejiga. Una estimulación con sal desencadena la activación de otros genes necesarios para mantener la ruta de señal para la hormona del estrés ABA.

Almacenar la sal consume energía. Esta energía es generada por las células de la vejiga a partir de moléculas de azúcar que importan especialmente de la hoja para ese propósito. Las células de la vejiga reciben la energía requerida de la hoja y se intercambian al absorber la sal tóxica «, explica Hedrich.

Cruce de tolerancia a la sal en plantas de cultivo

Los nuevos hallazgos han sido publicados en la revista Cell Reports . Deben usarse a largo plazo para la reproducción de plantas tolerantes a la sal. «El primer paso está hecho», dice el profesor Hedrich. «Ahora utilizaremos una combinación de genética del desarrollo y el análisis funcional de las proteínas de transporte de sal para comprender los mecanismos moleculares que producen y mantienen la tolerancia a la sal en la quinua».

El equipo de investigación de JMU quiere aprender de las líneas de quinua equipadas con un número muy grande o muy bajo de vejigas salinas. Tiene una gran piscina para aprovechar: hasta el momento se conocen alrededor de 2000 variedades silvestres y cultivadas de la planta de los Andes. El resultado final de su trabajo podría ser no solo el cultivo de variedades de quinua con una tolerancia a la sal aún mayor, sino también el cruce de genes de tolerancia a la sal en plantas de cultivos relacionadas , como la remolacha azucarera o la espinaca.


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