La ingeniería genética consigue "reprogramar" plantas para que se adapten a la sequía

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Una investigación liderada por la Universidad de California Riverside, en Estados Unidos, sobre biología sintética ofrece una estrategia que reprograma plantas para consumir menos agua después de ser expuestas a un producto agroquímico, abriendo nuevas puertas para la mejora de cultivos, tal y como se detalla en un artículo que se publica este miércoles en la revista 'Nature'.

Los cultivos y otras plantas se enfrentan constantemente a condiciones adversas del medio ambiente, como aumento de las temperaturas (2014 fue el año más caluroso de la historia) y disminución de los suministros de agua dulce, reduciendo el rendimiento y aumentado el coste agrícola miles de millones de dólares anuales.

La sequía es un importante factor de estrés ambiental que afecta al crecimiento y desarrollo de las plantas. Cuando las plantas se encuentran con la sequía, producen naturalmente ácido abscísico (ABA), una hormona del estrés que inhibe el crecimiento de la planta y reduce el consumo de agua.

Cuando se pulverizaron las plantas reprogramadas con mandipropamid, sobrevivieron a las condiciones de sequía

Específicamente, la hormona enciende un receptor (una proteína especial) en las plantas cuando se une a él, produciendo cambios beneficiosos, como el cierre de las células de protección en las hojas, llamadas estomas, para reducir la pérdida de agua, ayudando a las plantas a sobrevivir.

Aunque los cultivos podrían rociarse con ABA para ayudarles a sobrevivir durante la sequía, ABA es costoso producir, rápidamente desactivado en el interior de las células vegetales y sensible a la luz, por lo que no se le ha encontrado mucha utilidad directa en la agricultura. Varios grupos de investigación están trabajando para desarrollar compuestos sintéticos que imiten ABA para modular tolerancia a la sequía, pero una vez descubiertos se espera que necesiten largos y costosos procesos de desarrollo.

Sin embargo, el agroquímico mandipropamid ya se usa ampliamente en la producción agrícola para controlar el tizón tardío, una enfermedad fúngica, en los cultivos de frutas y hortalizas. Un equipo de científicos, dirigido por Sean Cutler, de la Universidad de California Riverside, en Estados Unidos, ha demostrado que se podrían diseñar los cultivos amenazados por la sequía para que respondan a mandipropamid como si fuera ABA y, por lo tanto, mejorar su supervivencia durante la sequía.

Los investigadores trabajaron con 'Arabidopsis', una planta modelo utilizada ampliamente en los laboratorios de biología vegetal, y la planta del tomate. En el laboratorio, emplearon métodos biológicos sintéticos para desarrollar una nueva versión de los receptores del ácido abscísico de estas plantas, diseñadas para ser activadas por mandipropamid en lugar de ABA.

Los investigadores demostraron que cuando se pulverizaron las plantas reprogramadas con mandipropamid, sobrevivieron efectivamente a las condiciones de sequía mediante la activación de la vía del ácido abscísico, que cerró los estomas en sus hojas para evitar la pérdida de agua. El hallazgo pone de manifiesto el poder de los enfoques biológicos sintéticos para manipular los cultivos y abre nuevas puertas para mejorar los cultivos que podrían beneficiar a una población mundial en crecimiento.

"Hemos reutilizado con éxito un producto agroquímico para una nueva aplicación de la ingeniería genética en un receptor de la planta, algo que no se ha hecho antes", afirma Cutler, profesor asociado de Ciencias de la Botánica y de la Planta. "Anticipamos que esta estrategia de respuesta de las plantas reprogramadas utilizando la biología sintética permitirá a otros agroquímicos controlar otras características útiles, como las tasas de resistencia a enfermedades o de crecimiento, por ejemplo", añade.

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