Los cultivos a menudo se enfrentan a entornos de crecimiento hostiles. En lugar de utilizar la energía para el crecimiento, factores como enfermedades, temperaturas extremas y suelos salados obligan a las plantas a utilizarla para responder al estrés resultante.
por la Universidad de Nagoya
Esto se conoce como la «compensación de respuesta de estrés de crecimiento». Ahora, un grupo de investigadores de la Universidad de Nagoya ha descubierto una vía previamente desconocida que regula si una planta utiliza sus recursos para el crecimiento o la tolerancia al estrés. Este descubrimiento podría permitir controlar la respuesta al estrés en condiciones agrícolas, aumentando el rendimiento de los cultivos. Publicaron los hallazgos en la revista Science .
Un grupo de investigación, dirigido por el profesor Yoshikatsu Matsubayashi y la profesora asistente Mari Ohnishi de la Escuela de Graduados en Ciencias de la Universidad de Nagoya en Japón, investigó el papel de las hormonas y sus receptores en la respuesta al estrés de las plantas .
Se centraron en tres receptores para los que aún no se había identificado la hormona correspondiente. Usando berro thale (Arabidopsis thaliana), una pequeña planta con flores, descubrieron la familia PSY, que funciona como una hormona, uniéndose a estos receptores y mediando el cambio entre la respuesta al estrés y el crecimiento.
Cuando los investigadores investigaron la vía involucrada, hicieron un descubrimiento inesperado. Por lo general, los receptores y las hormonas funcionan como cerraduras y llaves, y la hormona (en este caso, una hormona peptídica PSY) actúa como una llave necesaria para iniciar un proceso biológico. Sin embargo, en este estudio, las células vegetales que no produjeron PSY, sin embargo, tuvieron una respuesta activa al estrés. Por lo tanto, esto sugiere que en lugar de activar la respuesta al estrés, la presencia de la «llave» PSY en la «cerradura» del receptor la mantiene apagada.
Para probar la naturaleza de las respuestas al estrés, los investigadores cultivaron plantas en condiciones extremadamente estresantes utilizando calor, sal y también las infectaron con bacterias. Las plantas que eran deficientes en los receptores de PSY o que fueron alimentadas continuamente con la hormona PSY no respondieron adecuadamente al estrés, lo que resultó en una reducción de la supervivencia. Los científicos concluyeron que las plantas estresadas dejan de liberar PSY, cuya ausencia induce genes de respuesta al estrés.
Para explicar este fenómeno, los investigadores propusieron un mecanismo en el que las células dañadas reducen la concentración de hormonas PSY en las capas celulares próximas a los sitios dañados. Esta falta de PSY desencadena la respuesta de estrés. Es importante destacar que esto puede explicar por qué incluso las plantas dañadas pueden enviar mensajes.
En lugar de usar sus recursos limitados para crear una nueva señal, una célula vegetal dañada puede detener la liberación de la hormona PSY, activando la respuesta al estrés. Tal mecanismo equilibraría la tolerancia al estrés con los costos de energía asociados. Como resultado, incluso en las condiciones ambientales más estresantes, las plantas aún pueden crecer administrando sus recursos limitados.
«La mayoría de los mecanismos que se encuentran en Arabidopsis se encuentran en otras plantas. Por lo tanto, nuestros resultados se aplican a todos los cultivos«, explicó Matsubayashi.
«Este mecanismo hace posible controlar artificialmente el equilibrio entre la tolerancia al estrés y el rendimiento, que es una relación de compensación. En los últimos años, un número cada vez mayor de plantas de cultivo se han cultivado en fábricas de plantas. Cuando los cultivos se cultivan en interiores, es no siempre es necesario un entorno de bajo estrés y el sistema de respuesta al estrés que se necesita para soportar el entorno natural fluctuante al aire libre. Generar cultivares con una actividad reducida del receptor PSY en fábricas de plantas puede conducir a mayores rendimientos en estos entornos controlados».
Más información: Mari Ogawa-Ohnishi et al, Compensación mediada por ligandos peptídicos entre el crecimiento de las plantas y la respuesta al estrés,
Science (2022). DOI: 10.1126/ciencia.abq5735
