Un nuevo trabajo señala una vía para crear cultivos resistentes a la sequía

Un nuevo estudio de la Facultad de Medicina Keck de la USC (Estados Unidos), financiado en parte por los Institutos Nacionales de Salud, revela detalles sobre cómo las plantas regulan sus respuestas al estrés.

Los investigadores descubrieron que las plantas utilizan sus relojes circadianos para responder a los cambios en los niveles externos de agua y sal a lo largo del día.

Este mismo circuito (un elegante circuito de retroalimentación controlado por una proteína conocida como ABF3) también ayuda a las plantas a adaptarse a condiciones extremas como la sequía Estos datos ofrecen una nueva vía para crear cultivos resistentes a la sequía. Los resultados se publican en la revista 'Proceedings of the National Academy of Sciences'.

Los hallazgos se basan en una larga línea de investigación sobre el papel de las proteínas del reloj circadiano tanto en plantas como en animales. Las proteínas de reloj, que regulan los cambios biológicos a lo largo del día, pueden proporcionar una solución inteligente a un desafío actual en la ingeniería de cultivos.

Crear plantas resistentes a la sequía es difícil, porque las plantas responden al estrés desacelerando su propio crecimiento y desarrollo; una respuesta exagerada al estrés significa una planta de bajo rendimiento.

Para analizar esta cuestión, los investigadores estudiaron Arabidopsis, una planta comúnmente utilizada en la investigación porque es pequeña, tiene un ciclo de vida rápido, un genoma relativamente simple y comparte rasgos y genes comunes con muchos cultivos agrícolas.

Crearon una biblioteca de los más de 2000 factores de transcripción de Arabidopsis, que son proteínas que controlan la forma en que se expresan los genes en diferentes circunstancias. Los factores de transcripción pueden proporcionar información clave sobre la regulación de los procesos biológicos.

Luego, los investigadores construyeron un proceso de análisis de datos para analizar cada factor de transcripción y buscar asociaciones. De esta forma encontraron que muchos de los genes que regulaba el reloj estaban asociados con respuestas a la sequía.

En particular los que controlan la hormona ácido abscísico, un tipo de hormona del estrés que las plantas producen cuando los niveles de agua son muy altos o muy bajo. El análisis reveló que los niveles de ácido abscísico están controlados por proteínas de reloj, así como por el factor de transcripción ABF3.

En el transcurso de un día, las proteínas de reloj regulan ABF3 para ayudar a las plantas a responder a los cambios en los niveles de agua, luego ABF3 devuelve información a las proteínas de reloj para mantener bajo control la respuesta al estrés.

Ese mismo circuito ayuda a las plantas a adaptarse cuando las condiciones se vuelven extremas, por ejemplo, durante una sequía. Los datos genéticos también revelaron un proceso similar para manejar los cambios en los niveles de salinidad del suelo.

Los hallazgos apuntan a dos nuevos enfoques que pueden ayudar a aumentar la resiliencia de los cultivos. Por un lado, los criadores agrícolas pueden buscar y seleccionar la diversidad genética natural en el circuito circadiano ABF3 que da a las plantas una ligera ventaja en la respuesta al estrés hídrico y salino. Incluso un pequeño aumento de la resiliencia podría mejorar sustancialmente el rendimiento de los cultivos a gran escala.