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El Centro de Investigación en Agrigenómica crea plantas resistentes a la sequía más extrema

Una modificación genética permite que sigan creciendo aún en ausencia de agua

Invernadero con 'Arabidopsis thaliana' en las instalaciones del CRAG.
Invernadero con 'Arabidopsis thaliana' en las instalaciones del CRAG. CRAG

En la naturaleza, cuando no hay agua, las plantas dejan de crecer. Los científicos han aprovechado este mecanismo de defensa natural en las últimas décadas para diseñar variedades vegetales resistentes a la sequía. El problema es que si la planta frena su crecimiento, se puede arruinar una cosecha. Ahora, un grupo de investigadoras ha conseguido plantas que en situaciones extremas de sequía, siguen creciendo. Lo han logrado con una hierba, pero lo siguiente va a ser ensayarlo en cereales.

En los últimos 40 años, la porción del planeta que sufre sequías se ha doblado. Según datos de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación, cada año se pierden 12 millones de hectáreas de tierra por el avance de la desertificación. El cambio climático amenaza con acelerar el proceso y países como España o México están en la primera línea. Así que urge gestionar mejor el agua disponible y conseguir variedades vegetales que puedan soportar largos periodos de sequía.

Tras 12 días sin agua, casi la mitad de las plantas modificadas seguían vivas y creciendo, frente al 20% de las no manipuladas

Es lo que han logrado los científicos del Centro de Investigación en Agrigenómica (CRAG). Modificaron genéticamente ejemplares de Arabidopsis thaliana, lo más parecido a un ratón de laboratorio pero en versión vegetal y la primera planta a la que se le secuenció el genoma. Lo que hicieron fue sobre expresar un receptor celular de una hormona vegetal (el BRL3, un brasinoesteroide) que regula el crecimiento, siendo clave en los procesos de expansión, división y diferenciación celular de los tejidos más jóvenes de la planta.

"Con la sobre expresión génica multiplicamos por cinco el número de receptores de esteroides en las células vasculares", explica la autora sénior del estudio, la profesora del CRAG e investigadora del CSIC, Ana Caño. En condiciones de sequía estos BRL3 enriquecidos disparan la acumulación de azúcares en los tallos más tiernos y, en particular, en las raíces. "Las plantas necesitan el agua para hacer azúcares, pero al acumularlos en las raíces, no perciben que falte agua", añade Caño.

En condiciones normales, las raíces se mueven y retuercen buscando agua en un proceso llamado hidrotropismo. Si no la hay, es la planta y no la tierra la que cede su humedad mediante ósmosis hasta secarse. En las A. thaliana modificadas, la glucosa, la fructosa y otros azúcares son osmoprotectores, aislando a raíces y tallos. Tras un periodo extremo de sequía, 12 días sin una gota de agua, el 44% de las plantas modificadas sobrevivieron, frente al 20% de las plantas usadas como control, según el estudio publicado en Nature Communications.

Estado de las plantas tras un estrés hídrico: A la izquierda, Arabidopsis sin manipular, a la derecha, con sobre expresión de receptores de esteroides.
Estado de las plantas tras un estrés hídrico: A la izquierda, Arabidopsis sin manipular, a la derecha, con sobre expresión de receptores de esteroides.

"Y sin parar de crecer", aclara Caño. Ya fuera silenciando unos genes o sobre expresando otros, estudios anteriores habían logrado plantas resistentes a la sequía. Hay incluso variedades comerciales allí donde están autorizados los transgénicos. Pero lo que hacen estos trabajos es imitar el proceso natural: sin agua, la planta deja de crecer y, a medida que pasa el tiempo, inicia un proceso de muerte celular programada. En esta investigación, cuyos primeros autores son Norma Fàbregas y Fidel Lozano, el gen manipulado protege del estrés hídrico pero sin detener el crecimiento.

Caño, representante española en el consorcio internacional de investigación con Arabidopsis recuerda que se trata de "una hierba". Lo que hay que lograr ahora es repetir estos prometedores resultados en especies que interesen a la agricultura. Desde 2016, cuando el Consejo Europeo de Investigación seleccionó su proyecto para una de sus ayudas, el equipo de Caño investiga con el sorgo y replicar en este cereal de secano los resultados obtenidos con la Arabidopsis thaliana. Después podrían venir el trigo, el arroz, el maíz...

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