Un equipo internacional liderado por la Universidad de Tohoku identificó dos compuestos que redujeron la pérdida de agua en una planta modelo sin retrasar la germinación ni limitar el crecimiento de las raíces
Redactor: Santiago Duarte
Editor: Eduardo Schmitz
Un equipo internacional encabezado por la Universidad de Tohoku, en Japón, identificó dos pequeñas moléculas capaces de aumentar la tolerancia de las plantas a la sequía mediante el control de los poros de las hojas. Los compuestos mejoraron la respuesta al déficit hídrico en una especie experimental sin producir los principales efectos negativos asociados con la hormona natural utilizada por las plantas para conservar agua.
La investigación se centró en NS5806 y en un derivado denominado UA49. Ambos compuestos promovieron el cierre de los estomas e impidieron su apertura, mientras que su aplicación foliar aumentó la tolerancia a la falta de riego. Los resultados fueron publicados el 27 de julio de 2026 en la revista Nature Communications.
El hallazgo todavía corresponde a una fase experimental realizada principalmente con Arabidopsis thaliana, una planta modelo. Por ello, los investigadores presentan las moléculas como candidatas para futuras aplicaciones agrícolas y no como un producto cuya eficacia ya haya sido demostrada en cultivos comerciales o bajo condiciones de campo.
Los estomas regulan la pérdida de agua de las hojas
Los estomas son pequeñas aberturas presentes en la superficie vegetal. Permiten el ingreso del dióxido de carbono necesario para la fotosíntesis, pero también constituyen una vía por la cual las plantas pierden agua hacia la atmósfera.
Cuando disminuye la humedad disponible, las plantas producen ácido abscísico, conocido como ABA. Esta hormona transmite una señal que favorece el cierre estomático y limita la pérdida de agua. El mecanismo ayuda a la supervivencia, aunque una activación amplia del ABA puede provocar respuestas no deseadas, entre ellas la inhibición del crecimiento y el retraso de la germinación de las semillas.
El equilibrio entre conservar agua y mantener la actividad productiva es uno de los desafíos centrales de la adaptación agrícola. La fisiología de los cultivos expuestos simultáneamente al calor y la sequía muestra que cerrar los estomas protege las reservas hídricas, pero también restringe la entrada de carbono y puede disminuir la fotosíntesis.
Nobuyuki Uozumi, investigador de la Universidad de Tohoku, explicó que el objetivo era conseguir que las plantas conservaran agua sin detener repentinamente su crecimiento. El equipo buscó para ello compuestos capaces de bloquear elementos que favorecen la apertura estomática.
El canal KAT1 se convirtió en el objetivo del estudio
Los científicos enfocaron su atención en KAT1, un canal que interviene en la absorción de potasio en las células oclusivas encargadas de abrir y cerrar los estomas. Su actividad favorece la apertura de esos poros, una respuesta desfavorable cuando la planta necesita reducir la pérdida de agua.
Mediante un análisis químico electrofisiológico, el equipo identificó a NS5806 como inhibidor del canal. Posteriormente modificó su estructura para sintetizar UA49 y evaluar si el derivado conservaba la acción buscada.
La aplicación de cualquiera de las dos moléculas sobre fragmentos de epidermis foliar indujo el cierre de los estomas y dificultó su reapertura. Cuando fueron pulverizadas sobre las hojas de plantas sometidas posteriormente a la suspensión del riego, estas mostraron una mejor tolerancia y capacidad de recuperación tras recibir agua nuevamente.
La intervención sobre los canales estomáticos se suma a otras líneas de investigación sobre adaptación hídrica. Entre ellas figura el papel de la miosina XI en las células que controlan los estomas, otro mecanismo que ayuda a explicar cómo las plantas ajustan el intercambio de gases y agua.
Los compuestos evitaron efectos asociados con el ABA
Una de las observaciones más relevantes fue que NS5806 y UA49 no ocasionaron un retraso apreciable en la germinación ni inhibieron el crecimiento de las raíces. Esta respuesta los diferencia del uso directo del ácido abscísico, cuya participación en numerosos procesos vegetales puede generar efectos que reducen el desarrollo.
La ausencia de esos impactos importantes abre la posibilidad de investigar los compuestos como base para futuros bioestimulantes. Sin embargo, antes será necesario determinar su seguridad, persistencia, dosis efectiva, costo de producción y comportamiento en diferentes especies, suelos y ambientes.
El trabajo aborda una dificultad observada repetidamente en la fisiología vegetal: algunas respuestas que aumentan la tolerancia al estrés también reducen el crecimiento. Esa relación ha llevado a estudiar por qué las señales hormonales pueden favorecer el desarrollo o la tolerancia ambiental sin lograr siempre ambos resultados.
Otros estudios han identificado alternativas biológicas con un equilibrio semejante. El aumento de la proteína AtMC3, por ejemplo, mejoró la supervivencia y mantuvo la capacidad fotosintética de plantas sometidas a escasez de agua sin provocar cambios perjudiciales apreciables en su crecimiento.
Una vía distinta conecta potasio y calcio
Los investigadores también estudiaron el mecanismo molecular activado por NS5806 y UA49. Compararon plantas normales con ejemplares modificados para carecer del canal KAT1 y midieron las concentraciones intracelulares de calcio, un elemento que interviene en la transmisión de señales.
En las plantas que conservaban KAT1 se registró una entrada sostenida de calcio en las células oclusivas. Esa respuesta desapareció en los ejemplares sin el canal, lo que indica que la regulación del transporte de potasio está relacionada con las señales intracelulares de calcio.
El resultado plantea una función no descrita anteriormente para estos canales: además de transportar iones, podrían participar como mediadores de señalización. La vía inducida por los dos compuestos fue diferente de la activada normalmente por el ácido abscísico.
Este hallazgo es importante porque permitiría intervenir de manera más específica en el cierre estomático, sin activar todas las respuestas reguladas por el ABA. La hormona mantiene, no obstante, un papel esencial en otros procesos, incluido el crecimiento de raíces hacia capas más profundas donde puede existir mayor disponibilidad de agua.
Las pruebas deberán extenderse a cultivos comerciales
NS5806 y UA49 fueron probados en condiciones experimentales y sobre una especie utilizada ampliamente en investigación vegetal. El siguiente paso consistirá en determinar si producen respuestas comparables en cereales, leguminosas, hortalizas y otros cultivos de interés productivo.
Las evaluaciones deberán comprobar cuánto dura el cierre estomático y si una intervención prolongada limita la fotosíntesis, la acumulación de biomasa o el rendimiento. También será necesario establecer cómo responden las moléculas a la radiación solar, la lluvia, las temperaturas elevadas y los distintos métodos de aplicación.
La investigación ofrece una nueva estrategia para mejorar la tolerancia a la sequía sin modificar directamente el genoma de la planta. Su posible utilización dependerá de que los beneficios observados en el laboratorio se mantengan en el campo y de que los compuestos resulten seguros para el cultivo, el suelo, los organismos no objetivo y los consumidores.
Fuentes referenciales:
Phys.org y Universidad de Tohoku
Universidad de Tohoku
Nature Communications
