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 son demasiado secos o carecen de los nutrientes necesarios para sostener 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 versus 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 están disueltos en agua, estudios anteriores no pudieron determinar si los organismos perciben la cantidad total de nutrientes disponibles o, más bien, su cantidad relativa disuelta en agua.
En el estudio de Nature Communications , los científicos, que trabajan en el Centro de Genómica y Biología de Sistemas de la Universidad de Nueva York, abordaron este asunto exponiendo plántulas de arroz a una matriz experimental que variaba las condiciones del nitrógeno y el agua, lo que podría analizar los diferentes efectos del agua y el nitrógeno, una planta clave. nutriente—tienen sobre el crecimiento del arroz. Mediante un 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 las plantas estaban controlados en respuesta a las cantidades de nitrógeno o agua individualmente, otros respondían específicamente a su combinación.
Luego, los investigadores quisieron investigar si estos hallazgos, obtenidos en plántulas de arroz cultivadas en laboratorio, afectan la producción de arroz en un entorno agrícola real. Para ello, el equipo viajó a Filipinas y colaboró con investigadores del Instituto Internacional de Investigación del Arroz para realizar pruebas de campo de arroz durante dos temporadas de crecimiento. En el campo, descubrieron que los genes que respondían simultáneamente al nitrógeno y al agua estaban asociados con la cantidad de grano producido por el cultivo de arroz .
«Estos genes pueden ayudar a desarrollar cultivos que requieren no sólo menos nutrientes para crecer, sino también menos agua», observa Gloria Coruzzi, profesora del Centro de Genómica y Biología de Sistemas de la Universidad de Nueva York y autora principal del artículo. «Esto podría llevar potencialmente a permitir que muchos suelos marginales en todo el mundo (aquellos 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 cereales frente a la crisis mundial . Calentamiento y cambio climático».
Más información: Comunicaciones de la naturaleza (2019). DOI: 10.1038/s41467-019-09287
