El desarrollo de cultivos resistentes a altas temperaturas ya es un «sueño alcanzable» en una de las especies más importantes de plantas cultivadas comercialmente, según un nuevo estudio.
La visión del mejoramiento de los cultivos frente al cambio climático se describe en una investigación del Centro John Innes (JIC) del Reino Unido, en el que establece un vínculo genético entre el aumento de la temperatura y el problema de la «dispersión de vainas» (dispersión prematura de semillas) en la canola (también conocida como colza o raps).
Las investigaciones realizadas por el equipo dirigido por el Dr. Vinod Kumar y el profesor Lars Østergaard revelan que la rotura de vainas aumenta a mayor temperatura en diversas especies de la familia Brassicaceae, que además de la canola incluye a cultivos como la coliflor, brócoli y el repollo.
Esta nueva comprensión acerca aún más la posibilidad de crear cultivos que estén mejor adaptados a las temperaturas más cálidas.
El Dr. Vinod Kumar, coautor del documento, explicó la importancia de los hallazgos: «Es casi como si hubiera un termostato que controla la dispersión de semillas, o el rompimiento de la vaina. A medida que aprendamos cómo funciona, podríamos en el futuro ‘reconectarlo’ para que la dispersión de semillas no ocurra al mismo ritmo a temperaturas más altas”.
«Esta pieza del rompecabezas, junto con el uso de herramientas genéticas avanzadas, significa que el desarrollo de cultivos resilientes a [altas] temperaturas se convierte en un sueño alcanzable».
Controlar la dispersión de semillas, o «rotura de vainas» es un problema importante para los agricultores de canola en todo el mundo, que pierden entre 15-20% de rendimiento en promedio por año debido a semillas perdidas prematuramente en el campo.
El estudio se propuso averiguar si el aumento de la temperatura tuvo una influencia directa en la rotura de las vainas en la canola, y cómo esto es controlado por la genética.
«En las últimas dos décadas, los científicos han identificado los genes que controlan el rompimiento de las vainas. Sin embargo, hasta ahora no podemos comprender cómo su actividad se ve afectada por el medio ambiente y, en este caso, la temperatura», explicó el profesor Lars Østergaard.
Para estudiar los efectos de la temperatura en la dispersión de semillas, el Dr. Xinran Li, investigador postdoctoral, monitoreó el desarrollo de frutos en Arabidopsis, una planta modelo relacionada con los cultivos importantes de Brassicaceae, a tres temperaturas diferentes de 17, 22 y 27 grados centígrados.
Rotura de vaina en semillas oleaginosas de canola, un gran problema para los agricultores de todo el mundo. Crédito: John Innes Center
Esto demostró que la rigidez de la pared celular en el tejido donde se produce el rompimiento de la cápsula se potencia al aumentar la temperatura y acelera la dispersión de la semilla.
El Dr. Li demostró que esto era cierto no solo para Arabidopsis, sino para toda la familia Brassicaceae, incluida la canola.
El equipo procedió a establecer el mecanismo genético que organiza la respuesta de la planta a temperaturas más altas. Estudios previos han demostrado que la rotura de vainas está controlada por un gen llamado INDEHISCENT (IND). Este estudio revela que IND está bajo el control de un mecanismo termo-sensorial en el que una histona llamada H2A.Z es un factor clave.
El informe concluye: «Nuestros hallazgos introducen un factor ambiental al conocimiento actual, que proporciona vías alternativas para la mejora de cultivos ante el cambio climático».
El estudio publicado en la revista Molecular Plant también identifica las vías genéticas detrás del mecanismo de detección de temperatura que coordina la respuesta del cultivo al aumento de la temperatura.