El estrés térmico causado por el cambio climático puede reducir los rendimientos del maíz entre un 7% y un 18%. El modelo metabólico multiorgánico desarrollado de uno de los cultivos más importantes también ofrece ventajas en el mejoramiento para la creación de variedades e híbridos más resistentes al clima.
En un artículo de Dan Moser, de la Universidad de Nebraska-Lincoln, sobre las capacidades del nuevo modelo metabólico de maíz creado: “Un equipo de investigación dirigido por científicos de la Universidad de Nebraska-Lincoln construyó el modelo metabólico más grande del mundo de maíz para estudiar cómo el estrés térmico afecta a las plantas y como un popular hongo del suelo utilizado para la inoculación puede ayudar a aliviar el problema.
El estudio es una ampliación de un trabajo anterior con un modelo metabólico de raíces de maíz que el mismo equipo, Rajib Saha, Richard L. y el profesor asociado de química Carol S. McNeil, realizaron para estudiar la eficiencia del uso de nitrógeno de la planta bajo estrés de nitrógeno.
Saha y su equipo ampliaron el modelo para incluir toda la planta, no solo las raíces, lo que permitió una mejor evaluación de las complejas interacciones metabólicas, sus bases moleculares asociadas y los diferentes factores de estrés que influyen en la productividad de los cultivos
. Los resultados fueron publicados en la revista iScience.
El modelo metabólico es el híbrido de maíz B73, cuyo genoma es muy valorado para el desarrollo de híbridos de alimentos y piensos. Esta línea y sus descendientes, desarrolladas en la Universidad Estatal de Iowa a principios de los años 1970, constituyen la mitad de la línea madre de casi todos los híbridos de maíz cultivados en todo el mundo.
El modelo metabólico multiorgánico de Nebraska, el más grande jamás desarrollado para el maíz (o cualquier otra planta), permite a los científicos realizar investigaciones de manera más eficiente y rápida que los experimentos de campo con plantas reales.
Se estima que el estrés térmico causado por el cambio climático puede reducir los rendimientos del maíz entre un 7% y un 18% al afectar la fotosíntesis y la síntesis de carbohidratos en las hojas, la síntesis de almidón en los granos y afectar negativamente la biosíntesis de aminoácidos y lignina en los tallos. Además, el estrés térmico puede dañar enzimas y tejidos, perjudicar la floración y provocar estrés oxidativo durante la etapa reproductiva.
«Existe una necesidad urgente de desarrollar genotipos de maíz de alto rendimiento que puedan resistir el estrés térmico», dice Saha.
Los científicos se centran en modificar el metabolismo de la planta para contrarrestar este fenómeno. Incluyeron datos sobre calor y frío extremos en su modelo y descubrieron que ambos crean los llamados «cuellos de botella metabólicos» que ralentizan el crecimiento de las plantas, pero los investigadores se centraron en el calor esperado a medida que continúe el cambio climático.
Un enfoque para mitigar el estrés térmico es rediseñar la planta, creando nuevos híbridos que sean menos susceptibles a sus efectos. Si bien esto puede resultar exitoso, «es un proceso muy, muy largo», anotó Saha.
En otro enfoque, los investigadores inocularon la raíz del maíz con un hongo beneficioso para el suelo conocido como Rhizophagus descuida , que se utiliza comúnmente como inoculante.
Los resultados mostraron que el hongo eliminó con éxito los cuellos de botella metabólicos que ralentizan el crecimiento de las plantas bajo estrés por calor y frío. Cuando se trató con el hongo, aumentaron tanto la biomasa de toda la planta como la tasa de crecimiento de la biomasa específica de órganos. Los estudios futuros que utilicen el mismo modelo metabólico se centrarán en cómo Rhizophagus descuida afecta el metabolismo de las plantas en condiciones altas y bajas de nitrógeno. Los científicos dijeron que el modelo que crearon estará disponible para los investigadores que quieran estudiar otros tipos de estrés en el maíz”.
Fuente: Universidad de Nebraska-Lincoln. Autor: Dan Moser.
