Un equipo de investigadores ha probado cómo cada gen dentro del genoma del arroz, uno de los cultivos básicos más importantes del mundo, detecta y responde a combinaciones de agua y nutrientes.
por la Universidad de Nueva York
Sus hallazgos, publicados en la revista Nature Communications , apuntan potencialmente a formas de diseñar cultivos en suelos de todo el mundo que actualmente están demasiado secos o carecen de los nutrientes necesarios para sustentar el crecimiento de los cultivos.
«Los cambios en la dosis de nutrientes tienen efectos dramáticos sobre la expresión genética y el crecimiento de las plantas «, explica Joseph Swift, candidato a doctorado en el Departamento de Biología de la Universidad de Nueva York y autor principal del estudio. «Una pregunta pendiente es si los organismos responden a los cambios en la cantidad absoluta de nutrientes en comparación con su concentración en el agua . Esta pregunta es particularmente relevante para las plantas, ya que el secado del suelo puede alterar la concentración de nutrientes sin cambiar su cantidad absoluta».
Dado que los nutrientes que las plantas absorben del suelo siempre se disuelven en agua, los estudios anteriores no pudieron determinar si los organismos detectan la cantidad total de nutrientes disponibles o, más bien, su cantidad relativa disuelta en agua.
En el estudio de Nature Communications , los científicos, que trabajaban en el Centro de Genómica y Biología de Sistemas de la Universidad de Nueva York, abordaron este asunto al exponer las plántulas de arroz a una matriz experimental que varía en condiciones de nitrógeno y agua, lo que podría analizar los diferentes efectos del agua y el nitrógeno, una planta clave. nutriente — tener sobre el crecimiento del arroz. A través del análisis computacional de las respuestas de los más de 50.000 genes encontrados en el genoma del arroz, el equipo descubrió que si bien algunos genes de plantas se controlaban en respuesta a las cantidades de nitrógeno o agua individualmente, otros respondían específicamente a su combinación.
Luego, los investigadores querían investigar si estos hallazgos, obtenidos en plántulas de arroz cultivadas en laboratorio, afectan la producción de arroz en un entorno agrícola real. Para hacerlo, el equipo fue a Filipinas y colaboró con investigadores del Instituto Internacional de Investigación del Arroz para realizar pruebas de campo de arroz durante dos temporadas de cultivo. En el campo, encontraron que los genes que respondían tanto al nitrógeno como al agua simultáneamente estaban asociados con la cantidad de grano producido por el cultivo de arroz .
«Estos genes pueden ayudar a desarrollar cultivos que requieren no solo menos nutrientes para crecer, sino también menos agua», observa Gloria Coruzzi, profesora del Centro de Genómica y Biología de Sistemas de la NYU y autora principal del artículo. «Esto podría llevar a permitir que muchos suelos marginales de todo el mundo, los que son demasiado secos o pobres en nutrientes para la producción de cultivos, sean más viables desde el punto de vista agrícola. Además, es especialmente crucial desarrollar cultivos que produzcan rendimiento de grano frente a la calentamiento y cambio climático «.
