Cultivos de arroz, trigo y soya podrían adaptarse y usar menos agua


La producción de cultivos es uno de los mayores consumidores de agua dulce en el mundo, de hecho la demanda actual está dejando un huella hídrica alta y para el 2050 será insostenible poder alimentar a más de 9.5 mil millones de habitantes; se necesita desarrollar cultivos que requieran menos agua y sobrevivan aun en condiciones áridas.

Para lograr cubrir la demanda actual y futura, un grupo de científicos han identificado las bases genéticas de las plantas resistentes a las sequías; esto les permitirá desarrollar cultivos que podrían crecer e incluso prosperar en condiciones de sequías.

Las plantas que son resistentes a sequías tienen en su ADN un mecanismo conocido como ‘metabolismo del ácido crasuláceo’ (CAM por sus siglas en inglés) que les permite sobrevivir a pesar de no tener acceso a un suministro de agua.

“…El CAM es un metabolismo especial de diferentes tipos de plantas. Mientras que la mayoría de las plantas absorben y fijan el dióxido de carbono durante el día, en las plantas CAM las dos están separadas en cuanto al tiempo. El dióxido de carbono utilizado en la fotosíntesis es absorbido en la noche y guardado en las vacuolas de las células en forma de ácido málico. Al día siguiente se libera el CO2 del ácido málico y es suministrado para la formación de hidratos de carbono en el ciclo de Calvin…”, de acuerdo con Neil A. Campbell, coautor del libro Fisiología Metabólica de las Plantas.

Esto quiere decir que las plantas durante las horas ‘calientes’ mantienen sus estomas cerrados y se reduce considerablemente la pérdida de agua por transpiración y aun así tener suficientes cantidades de dióxido de carbono para su uso en el ciclo de Calvin.

CAM es esencialmente una forma de fotosíntesis en la que los poros de las hojas de una planta sólo se abren para dejar entrar el dióxido de carbono durante la noche.

Adicional las plantas con metabolismo CAM tienen una ventaja en respuesta a bajas concentraciones de CO2, como se puede ver en plantas de agua dulce sumergidas. Este tipo de metabolismo sólo se había comprobado en tejidos que contienen clorofila.

Un nuevo estudio publicado en la revista Nature Communications, el equipo de investigadores liderados por el Dr. Xiaohan Yang, identificó el conjunto de genes que sustentan la CAM, sentando las bases para la futura ingeniería genética de los cultivos alimentarios.

"…CAM es un mecanismo comprobado para aumentar la eficiencia del uso del agua en las plantas…", puntualizó el Dr. Xiaohan Yang, biólogo de plantas del Laboratorio Nacional Oak Ridge del Departamento de Energía de Estados Unidos y coautor del nuevo estudio.

"…A medida que revelamos los componentes básicos que conforman la fotosíntesis CAM, podremos realizar bioingeniería de los procesos metabólicos de cultivos como el arroz, el trigo, la soja y el álamo, para acelerar su adaptación a entornos con agua limitada…", dijo. Yang.

Para llegar a este descubrimiento, Yang y su equipo observaron los genomas de tres especies de plantas que usan CAM -entre ellas las orquídeas y piñas- y encontraron 60 genes que habían evolucionado de la misma manera en las tres especies.

Estos genes son los ‘bloques de construcción’ que habían evolucionado independientemente en un proceso conocido como "evolución convergente" para producir el mismo mecanismo en las tres especies.

El equipo de investigación espera que, con el conocimiento de estos genes, puedan diseñar la capacidad de la CAM en cultivos alimentarios y energéticos. Esto podría permitir que los cultivos crezcan en ambientes previamente imposibles o proporcionarles una mayor capacidad de recuperación cuando se enfrentan a climas desfavorables.

"…Estos cambios convergentes en la expresión génica y las secuencias de proteínas podrían introducirse en las plantas que dependen de la fotosíntesis tradicional, acelerando su evolución para ser más eficientes en el uso del agua…", señaló el Dr. Yang.

Existe mucha polémica entorno a los organismos genéticamente modificados, principalmente por desconocimiento. Creemos que para lograr que el mundo no padezca una hambruna mundial, se necesitan avances que ayuden a crear cultivos más eficientes, no hay forma de alimentar a un mundo tan hambriento sin avances científicos.

Vía: ORNL

Imagen: ORNL

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