Un nou estudi assenyala una via per crear cultius resistents a la sequera

Un nou estudi de la Facultat de Medicina Keck de l’USC (Estats Units), finançat en part pels Instituts Nacionals de Salut, revela detalls sobre com les plantes regulen les respostes a l’estrès. Els investigadors van descobrir que les plantes utilitzen els rellotges circadiaris per respondre als canvis en els nivells externs d’aigua i sal al llarg del dia.

Aquest mateix circuit (un elegant circuit de retroalimentació controlat per una proteïna coneguda com ABF3) també ajuda les plantes a adaptar-se a condicions extremes com la sequera. Aquestes dades ofereixen una nova via per crear cultius resistents a la sequera. Els resultats es publiquen a la revista 'Proceedings of the National Academy of Sciences'.

Les troballes es basen en una llarga línia d’investigació sobre el paper de les proteïnes del rellotge circadiari tant en plantes com en animals. Les proteïnes de rellotge, que regulen els canvis biològics al llarg del dia, poden proporcionar una solució intel·ligent a un desafiament actual en l’enginyeria de cultius.

Crear plantes resistents a la sequera és difícil, perquè les plantes responen a l’estrès desaccelerant el seu propi creixement i desenvolupament; una resposta exagerada a l’estrès significa una planta de baix rendiment.

Per analitzar aquesta qüestió, els investigadors van estudiar Arabidopsis, una planta comunament utilitzada en la investigació perquè és petita, té un cicle de vida ràpid, un genoma relativament simple i comparteix trets i gens comuns amb molts cultius agrícoles.

Van crear una biblioteca dels més de 2000 factors de transcripció d’Arabidopsis, que són proteïnes que controlen la forma en què s’expressen els gens en diferents circumstàncies. Els factors de transcripció poden proporcionar informació clau sobre la regulació dels processos biològics.

Després, els investigadors van construir un procés d’anàlisi de dades per analitzar cada factor de transcripció i buscar associacions. D’aquesta forma van trobar que molts dels gens que regulava el rellotge estaven associats amb respostes a la sequera.

En particular els que controlen l’hormona àcid abscísic, un tipus d’hormona de l’estrès que les plantes produeixen quan els nivells d’aigua són molt alts o molt baix. L’anàlisi va revelar que els nivells d’àcid abscísic estan controlats per proteïnes de rellotge, així com pel factor de transcripció ABF3.

En el transcurs d’un dia, les proteïnes de rellotge regulen ABF3 per ajudar les plantes a respondre als canvis en els nivells d’aigua, després ABF3 torna informació a les proteïnes de rellotge per mantenir sota control la resposta a l’estrès.

Aquest mateix circuit ajuda les plantes a adaptar-se quan les condicions es tornen extremes, per exemple, durant una sequera. Les dades genètiques també van revelar un procés similar per manipular els canvis en els nivells de salinitat del terra.

Les troballes apunten dos nous enfocaments que poden ajudar a augmentar la resiliència dels cultius. D’una banda, els criadors agrícoles poden buscar i seleccionar la diversitat genètica natural en el circuit circadiari ABF3 que dona a les plantes un lleuger avantatge en la resposta a l’estrès hídric i salí. Fins i tot un petit augment de la resiliència podria millorar substancialment el rendiment dels cultius a gran escala.