Un estudio del Instituto de Química Física Blas Cabrera identifica el código molecular que permite a las plantas ajustar su sensibilidad ante la falta de agua, abriendo la posibilidad de mejorar genéticamente la resiliencia de los cultivos frente a la sequía y el cambio climático.
El mecanismo del estrés hídrico
El ácido abscísico, conocido como la hormona del estrés, permite a las plantas detectar la escasez de agua y activar mecanismos de defensa como el cierre de estomas —poros de las hojas— y la expresión de genes para gestionar la sequía. La reacción a esta hormona depende de una familia de proteínas receptoras que actúan como sensores, determinando el grado de sensibilidad en la respuesta mediante pequeños cambios en su estructura.
El equipo investigador, liderado por Armando Albert del IQF-CSIC, con participación del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP, CSIC-UPV), ha identificado el código molecular mínimo que controla el funcionamiento de estos receptores. El mecanismo no solo actúa como un interruptor que determina si estas proteínas deben activarse ante la presencia de la hormona, sino que también funciona como un regulador de precisión, permitiendo a la planta calibrar la intensidad de la respuesta desde una reacción leve para ahorrar agua hasta una defensa inmediata en sequía extrema.
Una evolución de 450 millones de años
Los investigadores compararon tres receptores que representan los extremos e intermedios en la evolución de la percepción del ácido abscísico: uno del alga Zygnema circumcarinatum, insensible a esta hormona; otro en una planta hepática primitiva, que puede depender o no de ella; y un tercero en el naranjo dulce, que depende totalmente de la hormona para activarse. Los resultados revelan cómo las plantas resolvieron, a través de millones de años de evolución, el equilibrio entre sensibilidad para activar defensas y robustez para calibrar su intensidad.
Según Pedro Luis Rodríguez, investigador del IBMCP, algunos receptores son altamente sensibles y detectan niveles bajos de ácido abscísico en estrés leve, mientras que otros requieren concentraciones más elevadas, permitiendo mantener la respuesta durante sequía severa. Esta combinación de estrategias permite a las plantas funcionar en un amplio rango de condiciones ambientales.
Mejora genética contra el cambio climático
El trabajo demuestra que mutaciones puntuales —sustitución de un aminoácido por otro en la cadena proteica— pueden reprogramar la respuesta de los receptores al estrés hídrico. Este descubrimiento abre la posibilidad de diseñar cultivos que equilibren mejor la productividad y el consumo de agua, mejorando la resiliencia frente a la sequía en el contexto del cambio climático.
Los investigadores recuerdan que la selección agrícola de los últimos diez mil años, aunque aumentó el rendimiento, introdujo un compromiso: mayor productividad suele asociarse a mayor consumo de agua, haciendo los cultivos más vulnerables a la sequía. En un contexto de aumento de temperaturas medias de más de dos grados desde finales del siglo XIX, este hallazgo adquiere especial relevancia como base para mejorar la adaptación de las plantas cultivadas.
Referencia científica:
María Rivero Moreno, Mar Bono, Lourdes Infantes, Pedro L. Rodríguez y Armando Albert. Evolutionary-based remodeling of ABA receptors reveals the structural basis of hormone perception and regulation.
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