Cuando se enfrentan a condiciones demasiado secas, saladas o frías, la mayoría de las plantas intentan conservar los recursos.
por la Universidad de Stanford
Expulsan menos hojas y raíces y cierran los poros para retener el agua. Si las circunstancias no mejoran, eventualmente mueren.
Pero algunas plantas, conocidas como extremófitas, han evolucionado para manejar ambientes hostiles . Schrenkiella parvula, un miembro desaliñado y ramificado de la familia de la mostaza, no solo sobrevive en condiciones que matarían a la mayoría de las plantas, sino que prospera en ellas. Crece a lo largo de las orillas del lago Tuz en Turquía, donde las concentraciones de sal en el agua pueden ser seis veces más altas que en el océano. En un artículo reciente publicado en Nature Plants , los investigadores de la Universidad de Stanford descubrieron que Schrenkiella parvula en realidad crece más rápido en estas condiciones estresantes.
«La mayoría de las plantas producen una hormona del estrés que actúa como una señal de parada para el crecimiento», dijo José Dinneny, profesor asociado de biología en Stanford, autor principal del artículo. «Pero en este extremofito, es una luz verde. La planta acelera su crecimiento en respuesta a esta hormona del estrés».
Dinneny y sus colegas están estudiando Schrenkiella parvula para comprender mejor cómo algunas plantas se enfrentan a condiciones difíciles. Sus hallazgos podrían ayudar a los científicos a diseñar cultivos que puedan crecer en suelos de menor calidad y adaptarse al estrés del cambio climático .
«Con el cambio climático, no podemos esperar que el medio ambiente siga siendo el mismo», dijo Ying Sun, investigadora postdoctoral en el Instituto Salk que obtuvo su doctorado en Stanford y es autora principal del artículo. «Nuestros cultivos tendrán que adaptarse a estas condiciones que cambian rápidamente. Si podemos entender los mecanismos que usan las plantas para tolerar el estrés, podemos ayudarlas a hacerlo mejor y más rápido».
Una respuesta inesperada
Schrenkiella parvula es un miembro de la familia Brassicaceae, que contiene repollo, brócoli, nabos y otros cultivos alimenticios importantes. En áreas donde se espera que el cambio climático aumente la duración y la intensidad de las sequías, sería valioso si estos cultivos pudieran resistir o incluso prosperar en esos períodos secos.
Cuando las plantas se encuentran en condiciones secas, saladas o frías, las cuales crean estrés relacionado con el agua, producen una hormona llamada ácido abscísico o ABA. Esta hormona activa genes específicos , esencialmente diciéndole a la planta cómo responder. Los investigadores examinaron cómo varias plantas de la familia Brassicaceae, incluida Schrenkiella parvula, respondieron a ABA. Mientras que el crecimiento de las otras plantas se desaceleró o se detuvo, las raíces de Schrenkiella parvula crecieron significativamente más rápido.
Schrenkiella parvula está estrechamente relacionada con las otras plantas del estudio y tiene un genoma de tamaño muy similar, pero ABA está activando diferentes secciones de su código genético para crear un comportamiento completamente diferente.
«Ese recableado de esa red explica, al menos parcialmente, por qué estamos obteniendo estas diferentes respuestas de crecimiento en especies tolerantes al estrés», dijo Dinneny.
Ingeniería de cultivos futuros
Comprender esta respuesta al estrés, y cómo diseñarla en otras especies, podría ayudar más que solo a los cultivos alimentarios , dijo Dinneny. Schrenkiella parvula también está relacionada con varias especies de semillas oleaginosas que tienen el potencial de ser diseñadas y utilizadas como fuentes sostenibles de combustible para aviones u otros biocombustibles. Si estas plantas pueden adaptarse para crecer en condiciones ambientales más duras, habría más tierra disponible para cultivarlas.
«Quieres cultivar cultivos bioenergéticos en tierras que no son aptas para cultivar alimentos, por ejemplo, un campo agrícola que ha degradado el suelo o ha acumulado salinidad debido a un riego inadecuado», dijo Dinneny. «Estas áreas no son bienes inmuebles agrícolas de primera, sino tierras que de otro modo serían abandonadas».
Dinneny y sus colegas continúan investigando la red de respuestas que podrían ayudar a las plantas a sobrevivir en condiciones extremas. Ahora que tienen una idea de cómo Schrenkiella parvula mantiene su crecimiento frente a la escasez de agua y la alta salinidad, intentarán diseñar plantas relacionadas para poder hacer lo mismo ajustando qué genes son activados por ABA.
«Estamos tratando de entender cuál es el secreto de estas especies de plantas, qué les permite crecer en estos ambientes únicos y cómo podemos usar este conocimiento para diseñar rasgos específicos en nuestros cultivos», dijo Dinneny.
Más información: José Dinneny, La divergencia en la red reguladora del gen ABA subyace al control diferencial del crecimiento, Nature Plants (2022). DOI: 10.1038/s41477-022-01139-5 . www.nature.com/articles/s41477-022-01139-5
