Agricultura Botánica y Genética Estados Unidos

Investigadores generan plantas con mayor resistencia a la sequía sin penalizar el crecimiento


La sequía extrema es uno de los efectos del cambio climático que ya está ocurriendo. Este año, la disminución de las precipitaciones y las temperaturas anormalmente altas en el norte y este de Europa han causado grandes pérdidas en los cultivos de cereales y papas y en otras especies hortícolas. 


Centro de Investigación en Genómica Agrícola (CRAG)

Los expertos han advertido durante mucho tiempo que, para garantizar la seguridad alimentaria, es necesario utilizar variedades de plantas que sean productivas en condiciones de sequía. Ahora, un equipo liderado por la investigadora del Centro de Investigación en Genómica Agrícola (CRAG, por sus siglas en inglés) Ana Caño-Delgado ha obtenido plantas con mayor resistencia a la sequía al modificar la señalización de las hormonas esteroides de las plantas conocidas como brassinosteroids. 

El estudio, publicado en la revista Nature Communications., es el primero en encontrar una estrategia para aumentar la resistencia al estrés hídrico sin afectar el crecimiento general de la planta.

Diferentes receptores y diferentes células para diferentes funciones.

Ana Caño-Delgado ha estado estudiando cómo los brassinoesteroides regulan el desarrollo y crecimiento de la planta en la planta modelo Arabidopsis thaliana durante más de 15 años. Se sabe que estas fitohormonas se unen a diferentes receptores de la membrana celular, causando una cascada de señalización en la célula que produce efectos como el alargamiento o la división celular. Desde 2016, su laboratorio ha utilizado este conocimiento para encontrar estrategias que confieran resistencia a la sequía a las plantas. Al modificar la señalización de los brasinoesteroides, los investigadores han logrado hasta ahora plantas de arabidopsis con mayor resistencia a la sequía, pero que son más pequeñas que las plantas de control respectivas debido a la acción compleja de estas hormonas sobre el crecimiento de las plantas .

En el estudio, los investigadores consideraron la resistencia a la sequía y el crecimiento en plantas de Arabidopsis thaliana con mutaciones en diferentes receptores de brasinoesteroides. Gracias a este estudio detallado, descubrieron que las plantas que sobreexpresan el receptor de brasinoesteroides BRL3 en el tejido vascular son más resistentes a la falta de agua que las plantas de control y, a diferencia de los otros mutantes, no presentan defectos en su desarrollo y crecimiento. «Hemos descubierto que al modificar la señalización de los brasinoesteroides solo localmente en el sistema vascular, podemos obtener plantas resistentes a la sequía sin afectar su crecimiento», explica Caño-Delgado.

Posteriormente, investigadores de CRAG en colaboración con investigadores de Europa, Estados Unidos y Japón analizaron los metabolitos en las plantas modificadas genéticamente y demostraron que las plantas de arabidopsis que sobreexpresan el receptor BRL3 producen más metabolitos osmeoprotectores (azúcares y prolina) en las partes aéreas y en las raíces. En condiciones normales de riego. Cuando estas plantas estuvieron expuestas a condiciones de sequía , estos metabolitos protectores se acumularon rápidamente en las raíces, protegiéndolos de la desecación. Por lo tanto, la sobreexpresión de BRL3 prepara a la planta para responder a la situación de escasez de agua, un mecanismo conocido como cebado, comparable al efecto de las vacunas en el cuerpo humano, que también prepara al cuerpo para responder a patógenos futuros.

Aunque este descubrimiento se realizó con un modelo de Arabidopsis thaliana, el equipo de investigación dirigido por Caño-Delgado ya está trabajando en la aplicación de esta estrategia en plantas de interés agronómico, especialmente en cereales.

«La sequía es uno de los problemas más importantes en la agricultura actual. Hasta ahora, los esfuerzos biotecnológicos que se han hecho para producir plantas más resistentes a la sequía no han tenido mucho éxito porque, como contrapartida de una mayor resistencia a la sequía , siempre hubo una disminución En crecimiento y productividad de las plantas . Parece que finalmente hemos encontrado una estrategia que podría aplicarse y queremos continuar explorándola «, concluye Caño-Delgado.

 Explore más a fondo: los investigadores encuentran mecanismos básicos para el crecimiento de la raíz y la reposición celular

Más información: Norma Fàbregas et al, la sobreexpresión del receptor de brassinosteroid vascular BRL3 confiere resistencia a la sequía sin penalizar el crecimiento de las plantas, Nature Communications (2018). DOI: 10.1038 / s41467-018-06861-3 

Referencia del diario: Nature Communications  

Proporcionado por: Centro de Investigación en Genómica Agrícola (CRAG)

Información de: phys.org


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