Las plantas transgénicas emplean una estrategia que aumenta dramáticamente su resistencia a la sequía

Investigadores de la Universidad de Purdue, en Indiana, Estados Unidos, han descubierto que las plantas diseñadas mediante ingeniería para producir altos niveles de una proteína conocida como PYL9 aumentan dramáticamente su tolerancia a la sequía en el arroz y la planta modelo ‘Arabidopsis’.

En condiciones de sequía, las plantas transgénicas provocaron la muerte de sus hojas viejas –un proceso conocido como senescencia– para conservar los recursos de semillas y brotes, una estrategia de supervivencia que algunos científicos de plantas se refieren como «morir y dejar vivir».

El estudio, cuyos resultados se detallan en un artículo publicado en ‘Proceedings of the National Academy of Sciences’, ofrece una visión de los mecanismos de supervivencia de las plantas ante la sequía y presenta un posible medio para proteger los cultivos de estrés por sequía grave.

«Este estudio muestra que la senescencia controlada es buena para las plantas bajo condiciones de sequía –apunta Yang Zhao, primer autor del estudio y asistente de investigación en el laboratorio de Jian-Kang Zhu en el Departamento de Horticultura–. Esta combinación de la muerte y la vida es similar a una estrategia de triaje. Si las hojas viejas mueren, a continuación, los brotes y las hojas pequeñas pueden ganar vida».

Debido a que las plantas no pueden huir de la sequía, despliegan una serie de estrategias de supervivencia a la espera de mejores condiciones de crecimiento. Sus respuestas a la sequía son controladas por una hormona conocida como ácido abscísico (ABA), que regula el crecimiento y el desarrollo y dirige la reacción de las plantas al estrés.

Las respuestas de las plantas a la sequía a corto plazo incluyen el cierre de sus estomas –agujeros que «exhalan» agua– y la creación de cera extra para sellar la humedad dentro de las hojas. Las situaciones de sequía a largo plazo hacen que las plantas entren en dormancia y redirijan los recursos hídricos y nutricionales lejos de las hojas hundiéndolos en tejidos como semillas y brotes, depósitos para nuevo crecimiento.

Una planta marchita sin hojas puede parecer muerta, pero a menudo es la ejecución de una línea de defensa. Zhao y sus colegas investigadores detectaron que alterar las plantas para que sobreexpresen PYL9 las hizo muy sensibles a ABA. Un promotor de la proteína de respuesta al estrés controló el nivel de expresión de PYL9 en las plantas.

UN 50 POR CIENTO MÁS DE SUPERVIVENCIA DEL ARROZ

Las alteraciones genéticas permitieron que ‘Arabidopsis’ y el arroz soportaran mejor el estrés por sequía grave y generaran hojas más viejas y amarillentas antes en comparación con sus plantas homólogas de tipo salvaje. PYL9 en el arroz transgénico consiguió una tasa de supervivencia del 50 por ciento después de dos semanas de sequía en comparación con el 10 por ciento de supervivencia en el tipo de arroz salvaje.

Sin embargo, Zhao advierte que el aumento en la tasa de supervivencia no significa que el rendimiento de las plantas transgénicas en condiciones de sequía sea igual a la de las variedades convencionales de arroz bajo buenas condiciones de crecimiento porque esta investigación no analizó el rendimiento.

«Todavía no podemos realmente resolver el problema de la sequía -apunta–. Pero podemos hacerlo mejor. En condiciones de sequía extrema, incluso un mal rendimiento, sería mejor que nada en términos de preservación de la vida humana». Los transgenes no afectaron al crecimiento de plantas y el desarrollo en condiciones normales, lo que sugiere que podrían ser utilizados para mejorar la tolerancia a la sequía de los cultivos.

«Es un reto de averiguar la función específica de proteínas individuales como PYL», subraya Jian-Kang Zhu, distinguido profesor de Biología de las Plantas e investigador principal del trabajo. «Este estudio no sólo aporta información sobre la función de PYL9 en el estrés inducido por la senescencia foliar, sino que también demuestra un gran potencial para el uso de PYL9 con el fin de mejorar la resistencia a la sequía de las plantas», añade.

Inesperadamente, cuando las plantas transgénicas fueron tratadas con ABA en condiciones normales, las hojas viejas empezaron a marchitarse, a pesar de que las plantas recibieron suficiente agua. Esto sugiere que las plantas habían bloqueado el acceso de sus viejas hojas al agua, preferentemente llevando agua para el desarrollo de los tejidos.

El equipo de investigación concluyó que durante las condiciones de sequía severa, la hipersensibilidad de ABA conduce a un aumento de la senescencia y muerte de las hojas viejas, pero protege los tejidos jóvenes llevándolos a dormancia. También plantea que la vía de señalización núcleo de ABA desempeña un papel crucial en la supervivencia de las plantas durante la sequía extrema y que la senescencia es una estrategia de defensa beneficiosa durante la sequía.