Existen cada vez más evidencias de que la frecuencia y la intensidad de la sequía están aumentando como consecuencia del calentamiento global. Según el último informe de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO), en los países en vías de desarrollo, los más poblados, la sequía sola causa más pérdidas en los campos de cultivo que todos los patógenos juntos, poniendo en riesgo la seguridad alimentaria.
En un artículo publicado en la revista Science, personal investigador del Centro de Investigación en Agrigenómica (CRAG) analiza distintas estrategias biotecnológicas para lograr cultivos resistentes a la sequía, que podrían usarse para paliar los efectos devastadores del cambio climático sobre la producción agrícola. En un número especial de Science dedicado a la sequía, los autores explican que, en condiciones de estrés hídrico, las plantas se sirven de distintos mecanismos para evitar la pérdida de agua y sobrevivir.
Estas estrategias naturales incluyen cambios en el crecimiento y la arquitectura de las raíces, el cierre de los estomas —pequeñas aperturas en las hojas—, y el avance de la fase reproductiva. “Estos mecanismos que utiliza la planta para protegerse de la sequía moderada limitan su crecimiento y, en cultivos, reducen sustancialmente el rendimiento”, explica la autora senior del artículo Ana I. Caño-Delgado, investigadora del CSIC en el CRAG. Las hormonas vegetales ácido abscísico (ABA), auxinas y brasinoesteroides juegan un papel esencial en la regulación de todas estas respuestas fisiológicas de la planta frente a la escasez de agua.
Los autores revisan las distintas estrategias experimentales que la comunidad científica ha utilizado para lograr incrementar la resistencia a la sequía de las plantas modificando la señalización mediante estas hormonas vegetales. Una de estas aproximaciones prometedoras es la que descubrió el grupo liderado por Caño-Delgado en 2018. El equipo demostró que modificando la señalización por hormonas brasinoesteroideas en la planta modelo Arabidopsis thaliana a través de un receptor muy específico, el BRL3, se lograba obtener plantas más resistentes a la sequía sin afectar su crecimiento. Estos estudios del grupo de Caño-Delgado están financiados por el Consejo Europeo de Investigación (ERC, de las siglas en inglés) a través de la ayuda competitiva Consolidator Grant.
Con el aumento continuo de la población mundial, llegando a 10.000 millones de personas en 2050, se prevé que la producción de cultivos deberá duplicarse para satisfacer las necesidades básicas de la ciudadanía, mientras el agua dulce será cada vez más escasa. Investigar cómo responden las plantas a la sequía y diseñar nuevas estrategias para el avance de la sanidad vegetal son prioridades esenciales para mejorar la eficiencia del uso del agua y garantizar la seguridad alimentaria futura.
Actualmente, muchos grupos de investigación están llevando a cabo estudios para hacer frente a este reto global. “Algunos trabajos ya han logrado mejorar la resistencia a la sequía en Arabidopsis, tomate y trigo gracias a técnicas de biotecnología muy precisas, como la edición genética mediante CRISPR/Cas9 o la innovadora optogenética”, comenta Caño-Delgado.
Junto con los últimos avances científico-técnicos, todo este conocimiento de la fisiología de las plantas, desde las raíces a los estomas, pasando por las fitohormonas, abre nuevos horizontes para desarrollar cultivos con mayor resistencia a la sequía sin afectar el rendimiento. La bioingeniería y el uso de bio-estimulantes –como los imitadores hormonales–, se presentan como herramientas que ofrecerán nuevas estrategias para combatir la escasez de agua y hacer frente a las necesidades de la agricultura del futuro.
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Artículo de referencia: Aditi Gupta, Andrés Rico-Medina, Ana I. Caño-Delgado. The physiology of plant responses to drought. Science. April 2020. DOI: 10.1126/science.aaz7614
