Un equip d’investigadors espanyols ha identificat l’interruptor molecular que activen les plantes per a gestionar la seua supervivència i defendre’s de les sequeres, una troballa que obri la porta al desenrotllament de cultius més resilients, capaços de mantindre la seua productivitat consumint menys aigua en un context de canvi climàtic.
Els científics han comprovat com una família de proteïnes receptores funciona com un interruptor de precisió que regula la resposta a l’àcid abscísic, l’hormona clau en situacions d’estrés hídric. Mitjançant mutacions puntuals han aconseguit reprogramar estes proteïnes, la qual cosa demostra que és possible dissenyar plantes que consumisquen menys aigua sense perdre rendiment agrícola, segons publiquen en la revista PNAS.
Mecanisme de l’hormona del estres en les plantes
L’estudi està liderat per l’Institut de Química Física Blas Cabrera del Consell Superior d’Investigacions Científiques, amb la participació de l’Institut de Biologia Molecular i Cel·lular de Plantes, un centre mixt del CSIC i la Universitat Politècnica de València. El seu treball se centra en comprendre amb detall com les plantes perceben i processen el senyal de l’àcid abscísic per a adaptar el seu comportament a la falta d’aigua.
L’àcid abscísic, conegut com l’hormona de l’estrés, permet a les plantes detectar el dèficit hídric i activar mecanismes de defensa, com el tancament dels estomes, els porus de les fulles que regulen l’intercanvi de gasos i la pèrdua d’aigua. Quan el nivell d’esta hormona augmenta, les plantes ajusten la seua fisiologia per a reduir el consum hídric i prioritzar la supervivència enfront del creixement.
La resposta a esta hormona depén d’una família de receptors denominades receptors, que actuen com a sensors capaços de mesurar el grau de sequera. Xicotets canvis en la seua estructura modifiquen la sensibilitat de la planta: variacions mínimes poden fer que el senyal s’active abans, després o amb major o menor intensitat, la qual cosa es traduïx en una reacció més ràpida o més gradual davant la falta d’aigua.
L’equip ha identificat el codi molecular mínim, és a dir, les instruccions essencials que controlen el funcionament d’estos receptors. Este mecanisme actua com un interruptor que determina si esta família de proteïnes ha d’activar-se o no davant la presència de l’hormona, però també com un regulador de precisió que ajusta la intensitat de la resposta. Així, la planta pot modular des d’una reacció lleu per a estalviar aigua fins a una defensa immediata en casos de sequera extrema.
Els investigadors expliquen que les plantes han anat ajustant evolutivament la seua capacitat per a percebre esta hormona, de manera que el mateix sistema els permet equilibrar sensibilitat i robustesa. Massa sensibilitat podria provocar respostes exagerades davant canvis mínims, mentres que una escassa sensibilitat deixaria a la planta desprotegida davant episodis d’estrés hídric més intensos.
Per a desxifrar este codi, l’equip va comparar tres receptors que representen diferents etapes en l’evolució de la percepció de l’hormona de l’estrés en les plantes, des d’organismes primitius fins a cultius actuals. Van analitzar un receptor d’una alga, Zygnema circumcarinatum, considerada insensible a l’àcid abscísic; un segon receptor d’una planta hepàtica, un organisme vegetal primitiu similar a la molsa, que pot dependre o no d’esta hormona per a activar una resposta; i un tercer receptor present en un cultiu modern, el taronger dolç Citrus sinensis, l’activació del qual depén per complet de l’àcid abscísic.
Els resultats mostren com, al llarg de l’evolució, les plantes han resolt l’equilibri entre activar amb rapidesa els seus defenses i, al mateix temps, calibrar el grau d’activació per a no malgastar recursos. Eixa capacitat de graduar la resposta resulta essencial per a sobreviure en entorns on les condicions d’humitat poden canviar amb rapidesa.
El treball demostra que este codi molecular pot modificar-se, la qual cosa obri una via directa al disseny de noves varietats agrícoles. En reprogramar estos receptors mitjançant mutacions controlades, seria possible obtindre cultius que mantinguen un alt rendiment amb un consum d’aigua menor, una cosa especialment rellevant en zones agrícoles exposades a sequeres recurrents.
Les plantes han hagut d’adaptar-se a entorns variables durant més de 450 milions d’anys, des de la seua transició del medi aquàtic a la vida terrestre. En este llarg procés han desenrotllat mecanismes sofisticats per a fer front a l’escassetat d’aigua, un dels principals factors que limita tant la seua supervivència com la productivitat agrícola.
Amb l’inici de l’agricultura, fa uns 10.000 anys, l’ésser humà va seleccionar espècies i varietats pel seu major rendiment. Esta selecció forçada va permetre augmentar la producció d’aliments, però va introduir un compromís de fons: en molts casos, una productivitat més elevada implica un major consum d’aigua, la qual cosa fa que els cultius siguen més vulnerables a la sequera i depenguen de sistemes de reg intensius.
En l’actualitat, les plantes han d’enfrontar-se simultàniament a l’estrés hídric lligat a esta alta productivitat i a l’efecte del canvi climàtic, que intensifica i prolonga els episodis de sequera. En este context, identificar i poder modificar l’interruptor molecular que regula la resposta a l’àcid abscísic adquirix una rellevància especial, ja que oferix una ferramenta concreta per a desenrotllar cultius més eficients en l’ús de l’aigua sense renunciar a la producció.
