Se abre la puerta a cultivos resistentes a las inundaciones
De los principales cultivos alimentarios, actualmente solo el arroz puede sobrevivir a las inundaciones. Gracias a una nueva investigación, eso podría cambiar pronto.
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La investigación, que publica la revista 'Science', estudió cómo otros cultivos se comparan con el arroz cuando se sumergen en agua y descubrió que las plantas analizadas --un tomate silvestre, un tomate cultivado y una planta similar a la alfalfa-- comparten al menos 68 familias de genes en común que se activan en respuesta a las inundaciones.
El arroz fue domesticado de especies silvestres que crecieron en regiones tropicales, donde se adaptó para soportar monzones e inundaciones. Algunos de los genes involucrados en esa adaptación existen en las otras plantas pero no han evolucionado para activarse cuando las raíces se inundan.
"Esperamos aprovechar lo que aprendimos sobre el arroz para ayudar a activar los genes en otras plantas que podrían ayudarlos a sobrevivir el anegamiento", explica la directora del estudio, Julia Bailey-Serres, profesora de genética de la Universidad de California en Riverside.
En el estudio, el equipo examinó las células que residen en las puntas de las raíces de la planta, ya que las raíces son las primeras en responder a una inundación. Las puntas de las raíces y los brotes también son el lugar donde reside el potencial de crecimiento principal de una planta. Estas regiones contienen células que pueden ayudar a una planta a ser más resistente a las inundaciones.
Profundizando aún más, el equipo analizó los genes en estas células de la punta de la raíz, para comprender si sus genes se activaron cuando estaban cubiertos con agua y privados de oxígeno y cómo.
"Observamos la forma en que el ADN instruye a una célula para crear una respuesta al estrés particular en un nivel de detalle sin precedentes", explica uno de los investigadores principales, Mauricio Reynoso, de UC Riverside.
"Esta es la primera vez que se analiza una respuesta a las inundaciones de una manera tan integral, a través de especies evolutivamente diferentes", agregó la coautora del estudio, Siobhan Brady, profesora asociada de Biología de Plantas en UC Davis.
Los genes involucrados en las adaptaciones de inundación se denominan familias sumergidas reguladas por aumento (SURF, por sus siglas en inglés). "Dado que la evolución separó a los antepasados del arroz y estas otras especies hace unos 180 millones de años, no esperábamos encontrar 68 SURF en común", admite la coautora Neelima Sinha, profesora de biología de plantas en UC Davis.
El estudio fue una colaboración internacional financiada por el Programa de Investigación del Genoma Vegetal de la National Science Foundation. Participaron investigadores de UC Davis, así como de Emory, la Universidad Nacional de La Plata, en Argentina, y la Universidad de Utrecht, en Holanda.
Aunque los SURF se activaron en todas las plantas durante los experimentos de inundación, sus respuestas genéticas no fueron tan efectivas como en el arroz. La especie de tomate silvestre que crece en el suelo del desierto se marchitó y murió cuando se inundó.
El cambio climático también produce períodos de sequía excesiva, y también se están realizando esfuerzos separados para examinar la resistencia de los cultivos a esas condiciones. Sin embargo, Bailey-Serres señala que las respuestas a las inundaciones son poco estudiadas en comparación con la sequía, lo que hace que este trabajo sea aún más importante.
El grupo ahora está planeando estudios adicionales para mejorar las tasas de supervivencia de las plantas que actualmente mueren y se pudren por el exceso de agua.
Este año no es el primero en el que las lluvias excesivas han impedido que los agricultores puedan plantar cultivos como el maíz, la soja y la alfalfa. Las inundaciones también han dañado la calidad de los cultivos que pudieron cultivar. A medida que el clima continúa cambiando, es probable que la tendencia de lluvias fuertes e inundaciones que destruyan los cultivos continúe. Sin esfuerzos para garantizar que nuestros cultivos se adapten, la seguridad del suministro mundial de alimentos está en riesgo, advierten los autores.
"Imagine un mundo donde los niños no tienen suficientes calorías para desarrollarse --sugiere Bailey-Serres--. "Nosotros, como científicos, tenemos la urgencia de ayudar a las plantas a resistir las inundaciones, para garantizar la seguridad alimentaria para el futuro".
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