Lucha molecular contra la sequía

Ayer hablaba en amazings.es sobre las diferentes estrategias que siguen las plantas en condiciones naturales para hacer frente a la sequía. Las respuestas fisiológicas las conocemos bastante bien, por lo tanto la pregunta inmediata sería… ¿podemos aplicar esto para hacer cultivos tolerantes a sequía? Pues no es fácil, de hecho la selección artificial ha tenido un éxito moderado. Hay variedades de muchas especies de interés tolerantes a sequía… pero no suelen ser las que más salida comercial ni producción tienen. Tampoco hay plantas transgénicas en el mercado tolerantes a sequía (de momento, sigue leyendo).
Podemos pensar que como ya conocemos las moléculas responsables de hacer que las células toleren mejor a la sequía la aplicación a la agricultura es inmediata. Por ingeniería genética podríamos hacer plantas de cultivo que acumulen más osmolitos, o que sinteticen algún osmolito que de forma natural son incapaces de acumular y así hacer cultivos más tolerantes. Se ha intentado, y se sigue intentando, con muy poco éxito. El problema es que en la naturaleza las plantas tienen una regulación de la síntesis de osmolitos muy estricta, de forma que solo se sintetizan cuando hace falta y en el momento en que las condiciones ambientales son buenas, se corta en seco. Podemos hacer que la planta sintetice estos osmolitos, pero, de momento no somos capaces de hacer que la regulación sea tan buena (la evolución nos lleva varios millones de años de ventaja). ¿Cual es el problema? La síntesis de osmolitos es energéticamente muy costosa, si obtenemos plantas que acumulen más, o que esten siempre sintetizándolos, cuando llegue la sequía resistirán mejor, pero en condiciones normales estarán utilizando muchos de los recursos que necesitan para crecer o para acumular azúcares en el fruto o la semilla para producir osmolitos, con el resultado final que estas plantas suelen dar un rendimiento final de pena. No compensa la mejor tolerancia a la sequía. En agronomía a este factor se le llama el “Yield Penalty”, o penalización sobre el rendimiento. Sería como tener un coche que estuviera siempre revolucionado, cuando le metas la marcha saldrá disparado… pero mientras tanto está quemando gasolina de forma inútil. En algunos casos se han conseguido variedades que en laboratorio han funcionado bien y que la penalización sobre el rendimiento ha sido razonable… pero en campo han fracasado, por diferentes razones. En unos casos el aumento de la producción de osmolitos ocasiona alteraciones en el desarrollo normal. En otros el problema es más sutil. A veces en el laboratorio, a puerta cerrada y bien mimadita, la planta se porta como una campeona, pero cuando sale al campo a los bichitos les vuelve loco el exceso de osmolitos y se las zampan. No obstante, hacer ciencia consiste en volverse a levantar después de cada fracaso, y la búsqueda de variedades tolerantes continúa.


La sequía, una amenaza global.

Conocemos muy bien, a nivel molecular, la respuesta hormonal que se desencadena cuando la planta percibe la sequía. Todo depende de una hormona llamada ácido abcísico. Alterar esta respuesta hormonal de forma que la planta sea capaz de movilizarse con mayor rapidez puede suponer una mejora de entre un 5% al 10% sin afectar demasiado al rendimiento final. Parece que sea poca cosa, pero ahorrar un 5% en agua de riego supone un beneficio medioambiental enorme por aliviar la presión sobre los acuiferos, y por ende, menos emisiones de CO2. Existe otra estrategia más sutil, cuando la célula empieza a desecarse diferentes procesos celulares empiezan a fallar. La caída no es de todo o nada, sino que hay algunos procesos más sensibles que otros y que son los que van a caer primero. Si identificamos estos procesos (conocidos como factores limitantes) y en cierta forma los compensamos (simplemente, haciendo que el gen responsable de la enzima que falla se exprese más, o expresando una enzima que de alguna manera compense este proceso) podemos conseguir una mejora en la tolerancia a sequía. Sería como tener una presa en una crecida de un río en la que aparecen grietas. Si eres capaz de identificar y reparar la que va a reventar primero conseguirás más tiempo. Obviamente si la crecida continúa al final la presa reventará, pero si mientras tanto la crecida para, pues has evitado el problema. Durante este 2011 aparecerá en el mercado la primera variedad de maíz tolerante a sequía, fruto de una cuerdo de colaboración entre BASF y Monsanto. Esta variedad codifica un gen de bacterias (cspA) que codifica una proteína de unión a ARN, que parece ser un proceso que en maíz falla en condiciones de sequía. El tiempo dirá si esta variedad triunfa o no es admitida por los agricultores, que son los principales beneficiarios de esta tecnología. De toda manera, no hay que bajar la guardia, la lucha contra la sequía continúa.

El maíz tolerante a sequía, a punto de salir al mercado