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Descubren nueva estrategia genética para desarrollar cultivos más tolerantes a la salinidad


Un equipo de investigación del CRAG (España) logró desarrollar plantas más tolerantes a la salinización del suelo mediante la regulación de un grupo de genes, lo que abre nuevas posibilidades para desarrollar variedades vegetales mejor adaptadas al cambio climático.


CRAG /diciembre, 2020.- Un artículo reciente publicado en la revista científica The Plant Journal arroja nueva información sobre el crecimiento adaptativo de las plantas y su capacidad para responder a condiciones ambientales adversas. El estudio, dirigido por la investigadora ICREA en el Centre for Research in Agricultural Genomics (CRAG), Soraya Pelaz, revela el papel crucial que juegan los genes TEMPRANILLO en la protección de las plantas ante el aumento de la salinidad del suelo, uno de los principales factores limitantes para la producción de cultivos. Este descubrimiento ofrece nuevas estrategias para desarrollar variedades de plantas con mayor resiliencia climática.

Junto con el uso prolongado de fertilizantes en la agricultura intensiva, la mayor evaporación del agua del suelo provocada por el calentamiento global está provocando no solo una menor disponibilidad de agua, sino también un aumento de las concentraciones de sales. Hoy, alrededor del 20% de las tierras cultivadas están afectadas por la salinización, pero este porcentaje aumentará debido a la crisis climática provocada por las olas de calor y la sequía.

“En nuestro laboratorio investigamos los genes TEMPRANILLO (TEM), que regulan diferentes etapas del desarrollo de las plantas, en particular la floración. En estudios previos con la planta modelo Arabidopsis thaliana encontramos que las plantas con un contenido reducido de estos factores florecen antes, de ahí el nombre de los genes [“temprano”]. Sorprendentemente, después de analizar plantas con exceso de TEM, vimos que, además de los cambios en el proceso de floración, también había alteraciones relacionadas con la respuesta a la salinidad, por lo que decidimos investigar más a fondo el papel de los genes TEM en el crecimiento adaptativo”, explica Pelaz. .

Plantas mutantes con exceso y deficiencia de TEM

Para descubrir cómo los genes TEM regulan el crecimiento de las plantas en condiciones salinas, el equipo analizó plantas mutantes de Arabidopsis con exceso y deficiencia de TEM cultivadas en suelos salinos. En altas concentraciones de sal, las plantas normales florecen más tarde y casi no producen semillas, pero el estudio encontró que las plantas mutantes con deficiencia de TEM florecen antes, produciendo semillas, por lo que su ciclo de vida más corto les permite escapar del bloqueo del crecimiento causado por la sal.

“Además, en las plantas mutantes con deficiencia de TEM también observamos que el envejecimiento de las hojas se retrasó respecto al de las plantas normales, es decir, las hojas tardaron más en amarillear y secarse”, señala Michela Osnato, primera autora del estudio. “Esto se debe a que estas plantas mutantes producen menos ácido jasmónico, la hormona del envejecimiento, y también acumulan más precursores de vitamina E que actúan como antioxidantes durante el estrés salino, lo que lleva a una degradación más lenta de los pigmentos fotosintéticos de las hojas, que cambian de verde a amarillo”.

El trabajo se basa en un complejo análisis multinivel que integra datos moleculares –expresión genética–, metabólicos –degradación de pigmentos fotosintéticos y acumulación de antioxidantes–, y fisiológicos –cambios en la floración y envejecimiento–. En conjunto, las múltiples técnicas utilizadas, realizadas en colaboración con otros grupos de investigación del CRAG, revelan nuevos conocimientos sobre los mecanismos que hacen que las plantas mutantes deficientes en TEM sean más tolerantes a la salinidad.

Un dulce futuro

Se sabe que la salinidad representa una seria amenaza para la agricultura porque bloquea el crecimiento de las plantas y, en altas concentraciones, puede matar los cultivos antes de que produzcan frutos y semillas. Por tanto, el esclarecimiento de los mecanismos implicados en la respuesta al estrés salino es de gran importancia para el futuro de la agricultura, ya que estos hallazgos pueden servir de base para desarrollar cultivos con mayor tolerancia al cambio climático a través de herramientas biotecnológicas o mediante la selección de variedades mejor adaptadas. entre los ya existentes.

“En la última década, grupos internacionales han demostrado que muchos de los mecanismos descubiertos en la planta modelo Arabidopsis se conservan en plantas de interés agronómico. Ahora, nuestro equipo está investigando si el gen TEM descubierto en el arroz también está involucrado en la respuesta a la salinidad ”, agrega Osnato. “Los resultados que presentamos en este estudio aportan nuevas estrategias para regular el crecimiento vegetal en suelos salinos: quién sabe si en un futuro próximo podremos utilizar genes TEM en programas de mejoramiento de arroz para obtener variedades que toleren mejor la creciente salinidad del Ebro Delta, una de las principales zonas productoras de arroz de España”, concluye Pelaz.

  • Fuente: https://www.cragenomica.es/crag-news/discovered-new-strategy-achieve-plants-more-tolerant-salinity
  • Estudio: https://doi.org/10.1111/tpj.15048

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