El etanol puede ayudar a las plantas a sobrevivir en tiempos de sequía, según un nuevo estudio realizado en el Centro RIKEN para la Ciencia de Recursos Sostenibles en Japón.
por RIKEN
Dirigidos por Motoaki Seki, los investigadores muestran que agregar etanol al suelo permite que las plantas, incluido el arroz y el trigo, prosperen después de dos semanas sin agua. Dado que el etanol es seguro, barato y ampliamente disponible, este hallazgo ofrece una forma práctica de aumentar la producción de alimentos en todo el mundo cuando el agua escasea, sin la necesidad de una producción costosa, lenta y, a veces, controvertida de plantas modificadas genéticamente. El estudio fue publicado el 25 de agosto en Plant and Cell Physiology .
El futuro previsible incluye una población en constante aumento y aumentos en la escasez de agua inducidos por el cambio climático , dos condiciones que inevitablemente conducirán a la escasez de alimentos a menos que se tomen medidas. Una opción es encontrar una manera de evitar que las plantas mueran cuando no tienen acceso al agua. Modificar genéticamente las plantas para que sus estomas, los poros de sus hojas, permanezcan cerrados, ha sido algo efectivo porque evita que el agua salga de las plantas. Sin embargo, hacer plantas genéticamente modificadas es costoso y lleva mucho tiempo, y los países con mayor necesidad podrían no tener el mismo acceso a estos cultivos modificados.
Seki y su equipo han estado trabajando en otro enfoque. Sabiendo que las plantas producen etanol cuando se les priva de agua, razonaron que dárselo a las plantas las protegería de futuras sequías. Para probar esta hipótesis, cultivaron plantas durante unas dos semanas con abundante agua. Luego, pretrataron el suelo con etanol durante tres días, seguido de privación de agua durante dos semanas. Alrededor del 75% de las plantas de trigo y arroz tratadas con etanol sobrevivieron después de volver a regar, mientras que menos del 5% de las plantas no tratadas sobrevivieron.
Habiendo demostrado que el etanol puede proteger estos dos cultivos importantes de la sequía, a continuación se dispusieron a explicar por qué centrándose en la planta modelo Arabidopsis. Primero, miraron las hojas. Descubrieron que poco después de que las plantas de Arabidopsis tratadas con etanol fueran privadas de agua, sus estomas se cerraron y la temperatura de la hoja aumentó. A los 11 y 12 días de privación de agua, estas plantas habían retenido más agua en sus hojas que las plantas no tratadas.
Luego, los investigadores analizaron la expresión génica antes y durante la privación de agua y marcaron con radio el etanol antes del pretratamiento. Esto les permitió ver qué procesos se activaban durante la sequía y qué sucedía con el etanol después de que las raíces de las plantas lo absorbieran. Incluso antes de que se privara de agua, las plantas tratadas con etanol comenzaron a expresar genes que normalmente se expresan durante la privación de agua. Además, casi al mismo tiempo que el contenido de agua estaba cayendo en las hojas no tratadas, las plantas tratadas con etanol producían azúcares a partir del etanol y realizaban la fotosíntesis.
Seki dice que tratar el suelo con etanol mitiga la sequía en varios frentes. En primer lugar, los genes relacionados con la sequía se expresan incluso antes de que falte el agua, lo que da a las plantas una ventaja inicial en la preparación. Luego, los estomas se cierran, lo que permite que las hojas retengan más agua. Al mismo tiempo, parte del etanol se usa para producir una variedad de azúcares, que proporcionan la energía que tanto se necesita y que normalmente es difícil de obtener con estomas cerrados.
«Descubrimos que el tratamiento de cultivos comunes como el trigo y el arroz con etanol exógeno puede aumentar la producción de cultivos durante la sequía. Al igual que en Arabidopsis, esto probablemente se deba a cambios en los perfiles metabolómicos y transcriptómicos que regulan la respuesta al estrés por sequía», dice Seki. «Esto nos ofrece una manera económica y fácil de aumentar el rendimiento de los cultivos, incluso cuando el agua es limitada, sin necesidad de modificación genética».
Más información: Khurram Bashir et al, Nueva estrategia de supervivencia mediada por etanol contra el estrés por sequía en plantas,
Plant and Cell Physiology (2022). DOI: 10.1093/pcp/pcac114
