El verde es un color que se asocia casi universalmente con las plantas, por una buena razón. El pigmento verde clorofila es esencial para la capacidad de las plantas de generar alimentos; pero ¿qué pasa si no tienen suficiente?
por Carnegie Institution for Science
Un nuevo trabajo de Carnegie, Michigan State University, y el Instituto Nacional de Investigación para la Agricultura, la Alimentación y el Medio Ambiente en Francia revela las respuestas complejas e interdependientes de los nutrientes que sustentan un estado potencialmente mortal con bajo contenido de clorofila llamado clorosis que se asocia con una apariencia amarilla anémica. Sus hallazgos, publicados por Nature Communications , podrían marcar el comienzo de prácticas agrícolas más respetuosas con el medio ambiente, utilizando menos fertilizantes y menos recursos hídricos.
La fotosíntesis es el complejo proceso bioquímico mediante el cual las células vegetales convierten la energía del Sol en energía química, que luego se utiliza para fijar el dióxido de carbono de la atmósfera en moléculas de azúcar. Ocurre dentro de orgánulos de células vegetales altamente especializados llamados cloroplastos.
Los nutrientes se acumulan en los cloroplastos y son esenciales para su óptimo funcionamiento. El equipo de investigación, dirigido por Hatem Rouched de MSU e incluyendo a Sue Rhee, Hye-In Nam, Yanniv Dorone, Sophie Clowez y Kangmei Zhao de Carnegie, demostró que es necesario un equilibrio de hierro y fósforo para prevenir la clorosis. El proyecto se inició cuando Rouched era un académico visitante en Carnegie de Francia, lo que fue posible en parte gracias al generoso apoyo de Brigitte Berthelemot para promover la colaboración de investigación franco-estadounidense.
“Durante mucho tiempo, los expertos han pensado que los niveles bajos de hierro son la única causa de la clorosis y los agricultores a menudo han aplicado hierro para combatir el amarillamiento de las hojas”, explicó Rhee. “Pero un trabajo reciente ha demostrado que otros nutrientes juegan un papel en provocar esta reacción anémica”.
Para comprender mejor qué hace que las hojas sean cloróticas, los investigadores decidieron observar la respuesta a múltiples nutrientes en conjunto, en lugar de uno por uno.
Descubrieron que las plantas que mostraban clorosis inducida por deficiencia de hierro se amarillearían y la actividad fotosintética se vería afectada, como se esperaba. Sin embargo, cuando también se eliminó el nutriente fósforo, las hojas de la planta comenzaron a acumular clorofila y se volvieron verdes nuevamente.
La explicación de esta respuesta inesperada radica en la señalización entre el cloroplasto, donde ocurre la fotosíntesis, y el núcleo de la célula, donde se almacena su código genético.
Los análisis interdisciplinarios indicaron que la capacidad del núcleo para regular la expresión génica en respuesta a niveles bajos de hierro depende de la disponibilidad de fósforo. Este tipo de estratificación compleja de respuestas de nutrientes muestra que aún queda mucho por aprender sobre estos canales de comunicación entre estos dos orgánulos cruciales de plantas.
Los hallazgos del equipo podrían tener implicaciones para la resiliencia de los cultivos alimentarios, especialmente cruciales en un clima cambiante.
“Necesitamos repensar la gestión de fertilizantes, por ejemplo”, concluyó Rouched. “Si tomamos acciones que no tienen en cuenta cómo los nutrientes interactúan entre sí, potencialmente creamos condiciones que hacen que las plantas fallen. Es fundamental que corrijamos este pensamiento para el beneficio de la producción de alimentos en todo el mundo”.
