Para estudiar las compensaciones entre crecimiento y defensa en el contexto del metabolismo de los cultivos, científicos de las Universidades de Potsdam y Erlangen, el Instituto Max Planck de Fisiología Molecular de Plantas y el Instituto Nacional de Biología de Liubliana han generado el modelo metabólico a escala genómica potato-GEM.
Esta primera reconstrucción metabólica a gran escala de este tipo constituye un recurso útil para el desarrollo de variedades vegetales con mayor tolerancia al estrés y altos rendimientos en el futuro.
Con el aumento de la población mundial, la demanda de alimentos también crece. El cambio en las condiciones ambientales provoca pérdidas anuales de miles de millones de euros por cosecha. Para garantizar el suministro de alimentos a la población, es necesario preparar los cultivos para el futuro en términos de rendimiento y calidad.
La papa es uno de los cultivos más importantes a nivel mundial. Las infecciones virales y las infestaciones de herbívoros, como el escarabajo de la patata, pueden provocar pérdidas anuales de hasta el 80 % del rendimiento del cultivo. Las plantas afectadas por estos estresores bióticos ralentizan su crecimiento para preservar sus recursos moleculares, incluyendo la producción de señalización y compuestos de defensa. Por el contrario, el rápido crecimiento de las plantas suele ir acompañado de una mayor susceptibilidad a plagas y patógenos, ya que se prioriza el crecimiento sobre la defensa.
El equipo investigó esta relación entre crecimiento y defensa mediante métodos de modelado basados en modelos metabólicos a escala genómica (GEM) de la papa. Sus hallazgos se publicaron en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences .
«La reconstrucción metabólica a gran escala del GEM de patata captura todo el metabolismo secundario conocido en esta importante especie de cultivo», informa Zoran Nikoloski, profesor de Bioinformática en la Universidad de Potsdam y jefe de grupo en el Instituto Max Planck de Fisiología Molecular de Plantas. El modelo matemático permite un análisis exhaustivo de la interacción entre los procesos de crecimiento y defensa, y constituye una excelente plataforma para su posterior desarrollo y aplicación.
«Comprender los mecanismos moleculares que subyacen a la respuesta de las plantas al estrés puede mejorar las estrategias de mejoramiento y ayudarnos a diseñar variedades de cultivos con mayor tolerancia al estrés, rendimiento y calidad».
Más información: Jan Zrimec et al., Evaluación de las compensaciones entre el crecimiento y la defensa de las plantas mediante el modelado de la interacción entre el metabolismo primario y secundario, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2025). DOI: 10.1073/pnas.2502160122
