Agricultura Botánica y Genética Europa

El ‘laboratorio’ de la naturaleza ofrece pistas sobre cómo prosperan las plantas a través de la diversidad genética


Los científicos han recurrido al propio “laboratorio” de la naturaleza en busca de pistas sobre cómo las plantas se adaptan al medio ambiente para garantizar su propia supervivencia.


Emma Thorne, Universidad de Nottingham

Un estudio dirigido por investigadores de la Universidad de Nottingham ha sugerido que, si bien las plantas evolucionan para adaptarse a sus condiciones, también mantienen un pequeño grado de diversidad para mantenerse un paso por delante de las condiciones cambiantes.

La investigación, publicada en la revista PNAS , podría ayudarnos a comprender mejor cómo los cultivos alimentarios del futuro podrían ser más resistentes para seguir el ritmo de la demanda de una creciente población mundial .

El estudio se centró en la planta modelo Arabidopsis thaliana, o el berro real, comparando plantas que crecen en regiones costeras saladas con aquellas que prosperan en el interior.

Encontró un resultado sorprendente. Cuanto más salobre el lugar, más plantas tenían una variante genética natural que las hacía más tolerantes al sodio, pero, extrañamente, no todas las plantas costeras compartían el gen.

Los científicos creen que debido a que los niveles de salinidad en el suelo están fluctuando, debido a una combinación de la pulverización del mar y la lluvia natural, la diversidad de la población se vuelve más importante para permitir que las plantas se adapten a los cambios en su entorno.

Adaptacion rapida

El profesor asociado Levi Yant, de la Facultad de Ciencias de la Vida de la Universidad, fue co-investigador principal del estudio. Dijo: “Es fascinante que estas poblaciones respondan rápidamente al cambio climático al mantener la diversidad que se trajo de otros lugares. De esta manera, esta” adaptabilidad “de la población no se hace únicamente a partir de la innovación local, sino más bien aferrándose a la diversidad. .

“Este estudio muestra que la suma es mejor que sus partes: mantener la diversidad en las poblaciones puede permitir una rápida adaptación al clima volátil”.

El Dr. Yant ha trabajado en colaboración con David Salt, profesor de biología habilitada para el genoma en la Escuela de Biociencias de la Universidad, como parte de la investigación sobre alimentos futuros, Beacon of Excellence, que tiene como objetivo abordar el desafío de una población en crecimiento en un mundo cambiante.

Investigar la evolución natural no solo es fascinante, sino que también puede ayudarnos a desarrollar futuros cultivos. La investigación reciente se ha centrado en comprender cómo las plantas se adaptan a los paisajes. Los paisajes tienen diferentes propiedades en diferentes lugares, por ejemplo, montañas en lugar de zonas costeras, y como las plantas no pueden moverse, deben adaptarse genéticamente con el tiempo para hacer frente a las condiciones cambiantes.

Variación genética

Los sistemas naturales evolucionan a lo largo de millones de años y la conexión entre la genética de las plantas y el paisaje todavía existe, mientras que la producción de plantas agrícolas ha interrumpido la conexión natural entre la genética y el paisaje.

Al observar este “laboratorio” natural, un reservorio de biodiversidad, es posible examinar lo que los hace adaptables.

Experimentos previos en el laboratorio encontraron evidencia de un gen involucrado en el control de la acumulación de sal en las plantas y establecieron que esta variación genética natural ocurre en Arabidopsis thaliana costera.

Para el último estudio, se realizaron experimentos en el campo en la Península Ibérica para averiguar de qué manera las plantas que crecen en la costa podrían adaptarse mejor a sus condiciones. Los experimentos correspondientes se establecieron en un lugar interior dentro de un rango de 30 km. El éxito fue medido por la producción de semillas de las plantas.

Encontró que todas las plantas con la variación genética natural crecieron a menos de 1.5 km de la costa y no crecieron tierra adentro.

Pero sorprendentemente, también descubrió que aquellos que crecían muy cerca de la costa, a menos de 500 m del mar, no tenían el gen. La variación estuvo contenida entre 500 my 1 km del mar y las poblaciones en esa área eran una mezcla de plantas con variantes genéticas y aquellas sin ellas.

Prosperando bajo estres

La población es más resistente al tener ambas plantas con el gen regulador de la salinidad y las que no lo tienen, lo que plantea cuestiones para la agricultura: ¿el hecho de mantener poblaciones mixtas proporciona más resistencia a largo plazo? Y si cultivamos trigo de varios tipos, ¿la población soporta las cambiantes condiciones climáticas a lo largo del tiempo?

Aprender sobre esto podría ayudarnos a desarrollar cultivos que sean más capaces de hacer frente a factores estresantes ambientales como los altos niveles de sal en el suelo o en condiciones de sequía.

El Dr. Yant agregó: “Aquí vemos un indicio de la extraordinaria complejidad y los sistemas refinados y adaptados en la naturaleza. Los próximos pasos incluyen los esfuerzos de secuenciación ‘genómica del paisaje’ a escala masiva para expandir esta visión, para revelar una visión más profunda de la adaptación evolutiva”.

La investigación, Selección fluctuante sobre alelos transportadores adaptativos migratorios de sodio en Arabidopsis thaliana costera, también involucró a científicos del Centro John Innes, la Universidad Agrícola de Nanjing y la Universidad Autónoma de Barcelona.

Más información: Silvia Busoms el al., “Selección fluctuante sobre los alelos del transportador de sodio adaptativo migrante en Arabidopsis thaliana costera”, PNAS (2018). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1816964115 

Referencia del diario: Actas de la Academia Nacional de Ciencias.  

Proporcionado por: Universidad de Nottingham


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