Las patatas han sido dotadas de un importante gen resistente al calor que podría ayudar a crear variedades innovadoras.
La papa ( Solanum tuberosum L. ) es uno de los cultivos básicos más importantes del mundo y proporciona una fuente vital de carbohidratos, vitaminas y minerales para miles de millones de personas.
Originaria de los Andes sudamericanos, la papa se ha convertido en un cultivo clave para la seguridad alimentaria mundial gracias a su alta productividad, adaptabilidad y valor nutricional. Es el tercer cultivo más consumido en el mundo, después del arroz y el trigo, y sustenta las economías agrícolas y los sistemas alimentarios en diversos climas.
Sin embargo, la producción de papa enfrenta desafíos significativos debido al estrés abiótico, en particular el estrés térmico, que altera el desarrollo del tubérculo, reduce el rendimiento y compromete la calidad. A medida que la temperatura global aumenta debido al cambio climático, comprender los mecanismos moleculares de la tolerancia al calor de la papa es crucial para el desarrollo de variedades resistentes.
Una vía clave involucrada en las respuestas al estrés es la cascada de la proteína quinasa activada por mitógenos (MAPK), donde StMAPKK1 (una quinasa MAPK) puede desempeñar un papel crucial en la tolerancia al estrés abiótico, informan científicos chinos en un nuevo estudio publicado en la revista Plants 2025.
La cascada MAPK es una vía de señalización altamente conservada que actúa como un módulo de transducción crucial aguas abajo de los receptores y sensores, permitiendo que las células detecten y respondan a estímulos endógenos y externos. Una vez activada, la vía transmite una señal mediante eventos secuenciales de fosforilación, amplificando la señal inicial y desencadenando respuestas fisiológicas y bioquímicas específicas que regulan el crecimiento, el desarrollo y la adaptación al estrés de las plantas.
Un estudio en el que participaron científicos de la Academia China de Ciencias Agrícolas Tropicales, la Universidad Agrícola de Gansu y la Universidad Agrícola de Yunnan descubrió que StMAPKK1 mejora la tolerancia al calor de la papa al modular la defensa antioxidante, la biosíntesis de osmoprotectores, los marcadores de estrés oxidativo y la estabilidad de la clorofila.
Para dilucidar el papel de StMAPKK1 en la adaptación al estrés térmico, las líneas de papa transgénicas (líneas StMAPKK1 -OE y líneas con eliminación de ARNi) y convencionales de las variedades Atlantic y Desiree se expusieron a estrés térmico (20 °C y 35 °C).
Los análisis fisiológicos y bioquímicos evaluaron las enzimas antioxidantes, los marcadores de estrés oxidativo, la prolina osmorreguladora y el contenido de clorofila como indicadores clave de termotolerancia.
En condiciones control (20 °C) no se observaron diferencias significativas (p > 0,05) entre plantas de papa transgénicas y normales de ambas variedades.
Sin embargo, cuando la exposición al estrés térmico se incrementó a 35 °C, en comparación con las plantas NT convencionales, las líneas StMAPKK1 en ambas variedades de papa mostraron una regulación positiva mejorada y robusta de todos los parámetros, lo que resultó en una síntesis preventiva de antioxidantes y prolina para mitigar el daño oxidativo y un mayor contenido de clorofila protegido contra el daño fotooxidativo.
A diferencia de los sistemas de enzimas antioxidantes, el contenido de prolina y clorofila, los marcadores de estrés oxidativo se redujeron en las líneas StMAPKK1-OE en comparación con las líneas de papa normales, lo que inhibe la señalización oxidativa y la peroxidación lipídica.
Por el contrario, las líneas de eliminación de ARNi mostraron una actividad enzimática antioxidante reducida, niveles de prolina y clorofila y marcadores de estrés oxidativo aumentados, incluso en comparación con las patatas normales.
La termotolerancia deteriorada en las líneas de eliminación de ARNi demuestra que la señalización mediada por StMAPKK1 es necesaria para mantener la defensa antioxidante, la osmoprotección y la estabilidad del cloroplasto en condiciones de estrés térmico a través de la supresión coordinada de la acumulación de especies reactivas de oxígeno y el daño oxidativo.
Así, la sobreexpresión de StMAPKK1 en las variedades de patata ‘Atlantic’ y ‘Desiree’ aumentó la resistencia al estrés térmico (35 °C) debido a un aumento significativo de la actividad antioxidante, la acumulación de osmoprotectores y el contenido de clorofila.
El estudio actual presenta varias limitaciones y perspectivas que deben considerarse para profundizar nuestra comprensión de la termotolerancia mediada por StMAPKK1 en la papa. En primer lugar, si bien la validación funcional de las líneas transgénicas de StMAPKK1 se realizó en condiciones controladas, se requieren ensayos de campo bajo estrés natural por altas temperaturas para evaluar completamente su potencial agronómico. En segundo lugar, si bien StMAPKK1 promueve la termotolerancia, su posición exacta en la cascada de señalización de MAPK aún no está clara. Estudios futuros deberían centrarse en la identificación de las quinasas que intervienen en la regulación de StMAPKK1, así como en la interacción con sus socios reguladores, para dilucidar su red reguladora bajo estrés térmico. Si bien un análisis previo de dos híbridos en levadura identificó cinco proteínas que interactúan con StMAPKK1 en la papa, el mecanismo específico asociado con la interacción proteína-proteína bajo estrés abiótico se explorará en nuestro estudio de seguimiento. En tercer lugar, la posible interacción cruzada entre StMAPKK1 y otras vías de respuesta al estrés, como la señalización del calcio, el metabolismo del nitrógeno y otros estresores abióticos (sal, sequía, frío, metales pesados, etc.), requiere un análisis sistemático. Investigación. Los enfoques multiómicos integrados, como la transcriptómica, la proteómica y la fosfoproteómica, pueden ayudar a descubrir estas interacciones. Responder a estas preguntas nos proporcionará una comprensión más profunda del papel integral de StMAPKK1 en la mediación de las cascadas de MAPK relacionadas con el estrés térmico y otras redes reguladoras», señalaron los autores del estudio.
Fuente: https://doi.org/10.3390/plants14152289
