Desarrollan plantas que pueden crecer y combatir plagas al mismo tiempo

Desde los ecosistemas naturales a los campos de cultivo, las plantas se enfrentan un dilema del uso de energia: crecer mas y ganarle a sus vecinos para obtener luz, o defenderse de insectos y enfermedades. Pero Y si se pudiera hacer crecer una planta que haga las dos cosas al mismo tiempo?

Un equipo de investigadores de la Universidad del Estado de Michigan (MSU), Estados Unidos, es el primero en lograr esa hazaña, y el avance podria tener implicaciones fructiferas para los agricultores que tratan de aumentar el rendimiento de los cultivos y alimentar a la creciente poblacion del planeta.

“Hemos creado una combinacion genetica que nadie ha hecho antes”, dijo el cientifico de plantas Gregg Howe, profesor de la Fundacion MSU de Bioquimica y Biologia Molecular, quien dirigio el estudio. “Obtuvimos un resultado inesperado, y lo obtenido resulto ser bastante interesante. Esta investigacion puede abrir nuevas formas de pensar sobre como los rasgos valiosos en plantas pueden combinarse de maneras novedosas y utiles”.

En un articulo publicado en la edicion actual de Nature Communications, Howe, un miembro del Laboratorio de Investigacion de Plantas en la MSU, junto a su equipo describen la forma en que fueron capaces de modificar una planta de Arabidopsis (pariente de la mostaza y planta modelo usada regularmente en laboratorio) al “noquear” (o silenciar) un represor de una hormona de defensa y un receptor de luz en la planta. Esta alteracion genetica le permitio a la planta crecer rapido y defenderse de los insectos, al mismo tiempo.

“Normalmente, las plantas no pueden hacer las dos cosas. En general se cree que las plantas tienen un presupuesto fijo de energia, y dirigen esa energia hacia un proceso a expensas de otros procesos. Hay una compensacion”, dijo Howe. “Pero en nuestra planta no hay compensacion energetica. Hemos alterado ese paradigma “.

Las plantas en la naturaleza y la agricultura que estan estresadas por la sequia, las enfermedades o insectos, montaran respuestas defensivas, y al mismo tiempo, por lo general dejan de crecer o crecen mas lentamente. Del mismo modo, cuando las plantas estan sujetas a las condiciones en las que deben crecer rapidamente, tales como la competencia por la luz cuando los vecinos invaden (conocida como respuesta de evitacion de sombra) sus defensas se ven comprometidas.

“Este es el concepto de crecimiento-defensa: se promueve la defensa, pero al mismo se reduce el crecimiento”, dijo Howe. “Mas crecimiento es igual a menos defensa, mas defensa es igual a un menor crecimiento. Pero hemos hecho algunos trucos geneticos para obtener una planta que hace ambas cosas”.

Las implicaciones de este descubrimiento podrian tener importantes aplicaciones practicas en la agricultura a medida que la investigacion se continua desarrollando. Si los resultados del estudio pueden ser replicados en plantas de cultivo, el trabajo podria tener beneficios directos para los agricultores tratando de alimentar a una poblacion mundial que se espera llegue a nueve mil millones en el año 2050. De acuerdo con la Fundacion Bill y Melinda Gates, la produccion de alimentos tendra que aumentar en un 70% al 100% para alimentar a esa poblacion en crecimiento.

“Pero podemos hacer esto en una planta de cultivo; esto es algo que queremos llevar a cabo,” dijo Howe sobre los proximos pasos en su investigacion.

Una forma comun para que los agricultores aumenten los rendimientos de los cultivos es aumentar la densidad de sus plantaciones. Esto deja a los cultivos en hileras (como el maiz o la soja) compitiendo entre si por la luz, y al hacerlo bajan sus defensas dejandolos susceptibles a plagas y enfermedades. Para contrarrestar estos riesgos de produccion de cultivos densamente plantados, los agricultores deben aplicar pesticidas.

“Si podemos diseñar mejores plantas de maiz, usted podria sembrarlos y estarian bien defendidas todo el tiempo sin pesticidas – que es una direccion potencial de esta investigacion” dijo Howe. “La compensacion del crecimiento-defensa que hemos observado no son algo que solo se encuentra en Arabidopsis, se encuentra en todas las plantas. Las vias de respuesta de la hormona y la luz que hemos modificados estan en todos los principales cultivos”.

La investigacion, financiada en parte por el Departamento de Energia de Estados Unidos, ha revelado una conexion en las plantas entre las funciones desempeñadas por la señalizacion de defensa y señalizacion luminosa, procesos que activan los genes en respuesta a las tensiones ambientales. Los resultados reveladores como estos llegaron como una sorpresa incluso para el equipo de investigacion.

“Al principio yo era esceptico de la idea de la investigacion y pense que ‘era una locura’. Pero nos corrimos el riesgo y ha demostrado sus frutos”, dijo Howe. “Hemos crecido una planta que puede tener su pastel y comerselo tambien. El hecho de que se puede hacerse es notable”.

universidadagricola.com

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