Investigadores del CONICET identificaron el papel de SlBBX20 en la respuesta de las plantas a la sombra y abrieron una vía para desarrollar cultivos más productivos
Redactor: Santiago Duarte
Editor: Karem Díaz S.
Investigadores de Argentina identificaron un gen que ayuda a las plantas de tomate a adaptar su crecimiento cuando se cultivan a elevada densidad, una condición en la que los ejemplares compiten entre sí por la luz. El hallazgo ofrece una nueva base científica para diseñar variedades capaces de utilizar con mayor eficiencia la radiación disponible y sostener la producción de frutos.
El trabajo fue liderado por especialistas del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, CONICET, y sus resultados fueron publicados en la revista científica Plant Physiology and Biochemistry. La investigación se concentró en el gen SlBBX20, responsable de producir una proteína que interviene en la percepción de la sombra generada por las plantas vecinas.
La densidad de siembra es una variable central en la producción agrícola porque determina cuántas plantas ocupan una superficie y cómo se distribuyen recursos como luz, agua y nutrientes. En el tomate, una mayor concentración de plantas puede favorecer el rendimiento por unidad de superficie, pero también intensifica la competencia y modifica el crecimiento de tallos, hojas y frutos.
El nuevo estudio se suma a otras investigaciones orientadas a comprender cómo la genética puede elevar la productividad del cultivo, entre ellas la identificación de genes relacionados con la resistencia y el rendimiento del tomate.
Una proteína permite detectar la sombra de otras plantas
Cuando las plantas crecen muy próximas, las hojas de los ejemplares vecinos reducen y modifican la luz que llega a cada individuo. El tomate responde a esa señal mediante mecanismos biológicos que favorecen la elongación del tallo y permiten que las hojas alcancen zonas mejor iluminadas.
Los especialistas determinaron que la proteína SlBBX20 funciona como un componente fundamental de ese sistema. Su actividad ayuda a la planta a detectar la presencia de sombra y ajustar su arquitectura para mejorar la captación de luz necesaria para la fotosíntesis.
Javier Botto, investigador del Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura, IFEVA, y líder del estudio, explicó que la proteína es esencial para que la planta optimice la cosecha de luz y modifique su rendimiento frente a la competencia provocada por la densidad de siembra.
La fotosíntesis permite convertir la energía lumínica en carbohidratos que la planta emplea para formar hojas, raíces, tallos y frutos. Cualquier alteración en la capacidad para captar luz o procesarla puede repercutir directamente sobre el crecimiento y la producción.
Otros trabajos han mostrado que los mecanismos hormonales también influyen en la floración y fructificación. El estudio de las hormonas que regulan el rendimiento del tomate constituye otra vía para comprender cómo la planta distribuye sus recursos durante el ciclo productivo.
Las plantas sin SlBBX20 produjeron menos frutos
Para analizar la función del gen, el equipo comparó plantas de tomate silvestres con ejemplares mutantes que no expresaban SlBBX20. Ambos grupos fueron expuestos a diferentes condiciones lumínicas en cámaras de crecimiento y en invernaderos.
Los tratamientos reprodujeron las condiciones de sombra que se generan cuando aumenta la densidad de plantas. Los investigadores observaron que los tomates sin la proteína perdían casi por completo la capacidad de alargar sus tallos en respuesta a esa señal.
Mariano Mejía, ingeniero agrónomo y primer autor del trabajo, señaló que la ausencia de SlBBX20 también impedía regular correctamente otros procesos biológicos. Las plantas mutantes presentaron una menor actividad fotosintética y, como consecuencia, produjeron menos frutos.
La comparación permitió establecer una relación entre la actividad del gen, la respuesta morfológica a la sombra, la captación de luz y el rendimiento final. Los resultados muestran que SlBBX20 no controla únicamente el crecimiento en altura, sino que también influye en la capacidad productiva de la planta.
La investigación genética del tomate ha avanzado además en la identificación de características relacionadas con el tamaño y la calidad de los frutos. Un estudio previo encontró genes vinculados con tomates y berenjenas de mayor tamaño, lo que refleja el potencial del mejoramiento molecular para modificar rasgos de interés agrícola.
El gen regula hormonas, fotosíntesis y pigmentos protectores
El análisis reveló que SlBBX20 interviene en procesos asociados con las hormonas vegetales, sustancias que coordinan el crecimiento y la respuesta de la planta a las condiciones ambientales. También afecta mecanismos relacionados con la fotosíntesis y con la utilización de los carbohidratos generados a partir de la luz.
El gen participa además en la producción de antocianinas, pigmentos que pueden proteger los tejidos vegetales frente al exceso de radiación. Esta función contribuye a mantener el equilibrio entre la necesidad de captar luz y la protección de las células ante condiciones lumínicas intensas.
La interacción entre estos procesos explica por qué una única proteína puede generar efectos sobre distintas partes del desarrollo. Al modificar la elongación del tallo, la actividad fotosintética, la regulación hormonal y la acumulación de pigmentos, SlBBX20 influye sobre la cantidad de recursos que la planta destina finalmente a sus frutos.
La diversidad genética disponible en especies silvestres también puede aportar características para el mejoramiento. El ancestro silvestre del tomate conserva recursos genómicos relacionados con la resistencia a enfermedades y al estrés ambiental que se han perdido parcialmente durante la domesticación.
Una posible herramienta para variedades más eficientes
Los investigadores consideran que SlBBX20 podría utilizarse como blanco molecular en programas de mejoramiento destinados a desarrollar variedades comerciales adaptadas a sistemas de cultivo más densos. El objetivo sería conseguir plantas que aprovechen mejor la luz y destinen una mayor proporción de los carbohidratos producidos a la formación de frutos.
Una aplicación de este tipo requerirá estudiar cómo se comporta el gen en diferentes variedades, ambientes y sistemas productivos. La densidad óptima no es igual para todos los cultivos ni para todas las condiciones, por lo que el desempeño de las plantas depende también del manejo del agua, los nutrientes, la temperatura y la arquitectura del dosel.
La utilidad potencial del hallazgo no se limitaría necesariamente al tomate. Los mecanismos mediante los cuales las plantas perciben la competencia por la luz están presentes en numerosos cultivos, por lo que el conocimiento generado podría orientar investigaciones sobre otras especies agrícolas.
El mejoramiento genético busca combinar productividad con adaptación a las condiciones de cultivo. En China, por ejemplo, un proyecto de investigación genómica del tomate permitió desarrollar una variedad mediante la selección de características vinculadas con rendimiento y adaptación.
Participación científica de Argentina, Brasil y República Checa
El estudio contó con la participación de investigadores del IFEVA, instituto dependiente del CONICET y de la Facultad de Agronomía de la Universidad de Buenos Aires. También colaboraron especialistas del Instituto de Botánica Experimental de la Universidad Palacký, en República Checa, y del Instituto de Biociencias de la Universidad de São Paulo, en Brasil.
La combinación de ensayos fisiológicos, análisis genéticos y pruebas bajo condiciones controladas permitió describir el papel de SlBBX20 en la respuesta del tomate a la sombra. Los resultados ofrecen una base para futuras investigaciones orientadas a determinar cómo aprovechar ese mecanismo en programas de mejoramiento y en sistemas de producción de alta densidad.
Fuente(s) referenciales
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
