Desarrollan método que podría mejorar la tolerancia a la sequía y salinidad de las plantas

De acuerdo con la información otorgada por la Universidad de Nevada, Reno y ScienceDaily, después de varios años de experimentación, científicos lograron diseñar la planta berro de thale, o Arabidopsis thaliana, para comportarse como una suculenta y mejorar la eficiencia del uso del agua, la tolerancia a la salinidad y reducir los efectos de la sequía.

El método de ingeniería de suculencia tisular, ideado para esta pequeña planta con flores, se puede utilizar en otras para mejorar la tolerancia a la sequía y la salinidad con el objetivo de trasladar este enfoque a cultivos alimentarios y bioenergéticos.

"El tejido que almacena agua es una de las adaptaciones más exitosas en las plantas que les permite sobrevivir largos períodos de sequía. Este rasgo anatómico será más importante a medida que aumenten las temperaturas globales, aumentando la magnitud y la duración de los eventos de sequía durante el siglo XXI", puntualizó el profesor de bioquímica y biología molécular de la Universidad de Nevada, Reno, John Cushman.

Este trabajo se combinará con otro de los proyectos de Cushman: diseñar un rasgo llamado metabolismo del ácido crasuláceo (CAM); un modo de fotosíntesis de conservación del agua que se puede aplicar a las plantas para mejorar la eficiencia del uso del recurso hídrico.

"Las dos adaptaciones funcionan de la mano", dijo Cushman. "Nuestro objetivo general es diseñar CAM, pero para hacer esto de manera eficiente necesitábamos diseñar una anatomía de la hoja que tuviera células más grandes para almacenar el ácido málico que se acumula en la planta por la noche. Una ventaja adicional fue que estas células más grandes también sirvieron para almacenar agua para superar la sequía y diluir la sal y otros iones absorbidos por la planta, haciéndolos más tolerantes a la sal ".

La importancia del gen VvCEB1 en el método

El equipo de científicos de Cushman creó A. thaliana genéticamente modificada con un mayor tamaño celular, lo que resultó en plantas más grandes con un mayor grosor de la hoja, más capacidad de almacenamiento de agua y menos poros estomáticos abiertos para limitar la pérdida de agua de la hoja debido a la sobreexpresión de un gen, conocido como VvCEB1 por los científicos.

Uno de los principales beneficios de la sobreexpresión del gen fue la mejora observada en la eficiencia instantánea e integrada del uso del agua de toda la planta, que aumentó hasta 2.6 veces y 2.3 veces, respectivamente.

La eficiencia del uso del agua es la proporción de carbono fijo o biomasa producida a la tasa de transpiración o pérdida de agua por la planta. Estas mejoras se correlacionaron con el grado de grosor de la hoja y la suculencia del tejido, así como con una menor densidad de poros estomáticos y aberturas de poros reducidas.

"Probamos una serie de genes candidatos, pero solo observamos este fenotipo notable con el gen VvCEB1", explicó Cushman. "Por lo general, examinaremos entre 10 y 30 líneas transgénicas independientes, y luego estas se cultivarán durante dos o tres generaciones antes de las pruebas detalladas".

Se espera que la suculencia tisular diseñada proporcione una estrategia para mejorar la eficiencia del uso del agua, evitar o atenuar la sequía, tolerar la salinidad y optimizar el rendimiento de la CAM.

Plantas CAM

"Esencialmente, las plantas CAM son de cinco a seis veces más eficientes en el uso del agua, mientras que la mayoría de las plantas son muy ineficientes en cuanto al agua", comentó Cushman.

Agregó que "la suculencia tisular, asociada con CAM, y otros rasgos adaptativos como cutículas más gruesas y la acumulación de ceras epicuticulares, significa que pueden reducir el calentamiento de las hojas durante el día al reflejar parte de la luz que golpea la hoja. Muchas plantas CAM adaptadas al desierto también tienen mayor capacidad de tolerar altas temperaturas ".

Dado que se espera que la demanda de productos agrícolas aumente hasta en un 70% para atender a una población humana en crecimiento, que se pronostica alcanzará alrededor de 9.600 millones en 2050, Cushman y su equipo están buscando estas soluciones biotecnológicas para abordar la posible escasez de alimentos y bioenergía en el futuro.

"Planeamos trasladar tanto la suculencia de tejidos, como la ingeniería CAM a las plantas de cultivo. Este trabajo actual es una prueba de concepto", dijo Cushman.

Revisa el estudio aquí.