El calentamiento global ha aumentado el número de olas de calor severas que causan estragos en la agricultura, reducen el rendimiento de los cultivos y amenazan el suministro de alimentos. Sin embargo, no todas las plantas mueren con el calor extremo.
Por la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah
Algunos tienen tolerancia natural al calor, mientras que otros adquieren tolerancia al calor después de una exposición previa a temperaturas más altas de lo normal, de manera similar a cómo las vacunas activan el sistema inmunológico con una pequeña dosis de virus.
Pero cultivar cultivos tolerantes al calor es laborioso y costoso, y calentar levemente campos enteros es aún más complicado.
Existe un interés creciente en aprovechar los microbios para proteger las plantas, y los biólogos han demostrado que las bacterias que habitan en las raíces pueden ayudar a sus huéspedes herbáceos a sobrevivir en condiciones extremas, como la sequía, el exceso de sal o el calor.
«Las bacterias beneficiosas podrían convertirse en una de las formas más rápidas, económicas y ecológicas de ayudar a lograr una agricultura sostenible», dice la postdoctoral Kirti Shekhawat. «Sin embargo, ningún estudio a largo plazo ha demostrado que funcionan en el mundo real , y aún no hemos descubierto lo que sucede a nivel molecular», agrega.
Para llenar este vacío de conocimiento, Shekhawat, junto con un equipo dirigido por Heribert Hirt, seleccionó la bacteria beneficiosa SA187 que vive en la raíz de un robusto arbusto del desierto, Indigofera argentea. Recubrieron las semillas de trigo con la bacteria y luego las plantaron en el laboratorio junto con algunas semillas sin tratar. Después de seis días, calentaron los cultivos a 44 grados centígrados durante dos horas. «Más tiempo los mataría a todos», dice Shekhawat.
El trigo no tratado sufrió daños en las hojas y dejó de crecer, mientras que el trigo tratado salió ileso y floreció, lo que sugiere que la bacteria había desencadenado la tolerancia al calor. «Las bacterias ingresan a la planta tan pronto como las semillas germinan y viven felices en simbiosis durante toda la vida de la planta», explica Shekhawat.
Luego, los investigadores cultivaron su trigo durante varios años en campos naturales en Dubai, donde las temperaturas pueden alcanzar los 45 grados centígrados. Aquí, el trigo generalmente se cultiva solo en invierno, pero los cultivos reforzados con bacterias tuvieron rendimientos entre un 20 y un 50 por ciento más altos de lo normal. «Estábamos increíblemente felices de ver que una sola especie bacteriana podía proteger cultivos como este», dice Shekhawat.
Luego, el equipo utilizó la planta modelo Arabidopsis para evaluar todos los genes de plantas expresados bajo estrés por calor, con y sin la bacteria. Descubrieron que las bacterias producen metabolitos que se convierten en la hormona vegetal etileno, que prepara los genes de resistencia al calor de la planta para la acción. «Esencialmente, las bacterias le enseñan a la planta cómo usar su propio sistema de defensa», dice Shekhawat.
Miles de otras bacterias tienen el poder de proteger a las plantas contra diversas amenazas, desde sequías hasta hongos, y el equipo ya está probando algunas en otros cultivos, incluidos los vegetales. «Acabamos de arañar la superficie de este mundo oculto de suelo que una vez descartamos como materia muerta», dice Hirt. «Las bacterias beneficiosas podrían ayudar a transformar un sistema agrícola insostenible en uno verdaderamente ecológico».
Más información: Kirti Shekhawat et al. La termotolerancia de la planta inducida por el endófito de la raíz mediante la modificación constitutiva de la cromatina en los loci del gen de la memoria del estrés por calor, informa EMBO (2021). DOI: 10.15252/embr.202051049
Información del diario: Informes EMBO
