Encontrar genes que ayuden a la fruta a adaptarse a las sequías
El tomate se adapta a la sequía: Genes identificados
Dado que se espera que el cambio climático provoque períodos de sequía más frecuentes, los investigadores se esfuerzan cada vez más por hacer descubrimientos que puedan ayudar a las plantas a adaptarse al estrés hídrico prolongado.
Carmen Catalá y Philippe Nicolas examinan los tomates en un invernadero BTI.
Boyce Thompson Institute
Investigadores del Instituto Boyce Thompson y de la Universidad de Cornell han completado el primer estudio que ofrece una imagen completa de los cambios en la expresión génica en respuesta al estrés hídrico en una fruta -el tomate, Solanum lycopersicum-, identificando genes que podrían ayudar a los fitomejoradores a desarrollar frutas que puedan hacer frente a las condiciones de sequía.
El trabajo, que se publica en el número de diciembre de Plant Physiology, ha sido dirigido por el equipo de investigación de Carmen Catalá, profesora adjunta del BTI e investigadora asociada de la School of Integrative Plant Science (SIPS) de Cornell. Entre los investigadores que colaboran se encuentran Jocelyn Rose, profesora de la SIPS, y los profesores del BTI Jim Giovannoni, Zhangjun Fei y Lukas Mueller, que también son profesores adjuntos de la SIPS
"Hemos identificado una serie de genes que están implicados en la respuesta al estrés hídrico en el fruto del tomate", dijo Catalá. "Ahora podemos empezar a seleccionar genes candidatos que podrían ayudar a los criadores a desarrollar frutos que se adapten a las condiciones de sequía, y no sólo en el caso de los tomates, sino también en el de las uvas, las manzanas y las frutas carnosas en general. Esa es una aplicación potencial a largo plazo de estos datos".
Los investigadores analizaron la expresión génica de las hojas del tomate y de seis órganos del fruto (pericarpio, placenta, tabique, columela, jalea y semillas) en dos momentos diferentes (fruto en crecimiento y maduro) y bajo cuatro condiciones distintas de estrés hídrico (ninguna, leve, intermedia y fuerte).
Los investigadores descubrieron que cada uno de los tejidos de los órganos de la fruta cambiaba de forma única a lo largo del tiempo.
"Menos del 1% de los genes expresados que se vieron afectados por el estrés hídrico fueron compartidos entre los seis tejidos de la fruta, y más del 50% de los genes afectados fueron específicos de un solo tejido", dijo Catala.
En contraste con los efectos negativos de la sequía, que desencadena trastornos fisiológicos y pérdida de frutos, hay algunos efectos positivos asociados a la sequía, al menos con la sequía leve.
Por ejemplo, los investigadores descubrieron que el estrés hídrico aumenta la cantidad de licopeno en la fruta madura. El licopeno es un antioxidante que tiene beneficios documentados para la salud. La fruta sometida a estrés hídrico también presentaba mayores niveles de biosíntesis de almidón, lo que podría dar lugar a tomates más dulces.
Los investigadores también descubrieron que podían "entrenar" a los tomates para que fueran más resistentes a futuras sequías de agua.
"Cuando sembramos las semillas de las plantas tratadas, descubrimos que las plántulas de los tomates estresados mostraban una mejor recuperación del estrés hídrico en comparación con las plántulas de los tomates de control", dijo Philippe Nicolas, científico postdoctoral en el laboratorio de Catalá y primer autor del artículo.
Nicolas dijo que identificaron varios genes cuya expresión es inducida por el estrés hídrico en las semillas maduras, lo que podría desempeñar un papel importante a la hora de conferir tolerancia al estrés hídrico a la siguiente generación de plantas.
El estudio supuso un reto en varios sentidos porque los investigadores estaban analizando la fruta. La mayoría de los estudios sobre las respuestas de las plantas al estrés por sequía examinan las raíces y las hojas de las plántulas porque son relativamente fáciles de estudiar.
"Es relativamente fácil estresar a las plántulas, pero si estresas demasiado a las plantas, no florecerán ni desarrollarán frutos", dijo Catalá. "Además, cuando quieres estudiar los frutos, debes cultivar plantas adultas, lo que requiere más tiempo, espacio y recursos en general".
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