Descubren el interruptor molecular que controla la adaptación de las plantas a la escasez de agua

Un grupo de investigadores españoles ha dado un paso significativo en la comprensión de cómo las plantas logran defenderse frente a la escasez de agua, al haber identificado el mecanismo molecular que regula esta capacidad adaptativa.

Este avance, detallado en la revista PNAS y publicado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), tiene el potencial de impulsar el desarrollo de cultivos que necesiten menos recursos hídricos sin que su rendimiento se vea comprometido, un objetivo prioritario ante el impacto del cambio climático en la agricultura.

El descubrimiento central del equipo liderado por el Instituto de Química Física Blas Cabrera (IQF-CSIC) consiste en la identificación de un “interruptor” molecular, constituido por una familia de proteínas receptoras que interactúan con el ácido abscísico, la denominada “hormona del estrés hídrico”, una sustancia que ayuda a las plantas a adaptarse cuando les falta agua.

El estudio demuestra que pequeñas mutaciones en estas proteínas pueden alterar su funcionamiento, lo cual abre la puerta a la creación de variedades agrícolas con un consumo de agua optimizado y sin merma productiva, según destaca el propio CSIC.

Sensores moleculares ante la sequía

El ácido abscísico desempeña un papel clave en la fisiología vegetal, ya que permite a las plantas detectar cuándo el agua es insuficiente y activar respuestas defensivas como el cierre estomático en las hojas. El estudio del CSIC detalla que la intensidad de esta respuesta está mediada por receptores que, mediante ligeros cambios en su estructura, pueden ajustar el grado de sensibilidad de la planta ante la sequía.

El equipo científico ha logrado aislar el llamado “código molecular mínimo”, las instrucciones esenciales que determinan cuándo estos receptores deben activarse en presencia de la hormona y en qué medida regulan la reacción. Este mecanismo no solo decide el momento de activación, sino que otorga a la planta la capacidad de graduar la respuesta: desde medidas leves para economizar agua hasta reacciones inmediatas bajo situaciones extremas de sequía.

La investigación multiparticipativa, en la que también ha intervenido el Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas, ha permitido trazar la evolución del sistema de respuesta frente al déficit hídrico a lo largo de la historia vegetal.

Para ello, los científicos han comparado el comportamiento de tres tipos de receptores presentes en especies que representan diferentes etapas evolutivas: uno del alga Zygnema circumcarinatum, prácticamente insensible al ácido abscísico; otro en una planta hepática de tipo primitivo, similar al musgo, con una sensibilidad variable a la hormona; y finalmente, el receptor hallado en el Citrus sinensis o naranjo dulce, totalmente dependiente de la hormona para activar su respuesta.

Las pruebas efectuadas muestran que, con la evolución, las plantas han ido ampliando el rango de condiciones ambientales a las que pueden reaccionar gracias a una mayor especialización de estos receptores. De acuerdo con la información facilitada por el CSIC, este ajuste molecular ha permitido que los vegetales precisen con más exactitud el momento y la intensidad de sus defensas, conciliando la necesidad de supervivencia con el aprovechamiento de sus recursos hídricos.

Evolución y futuro de la adaptación vegetal

“La investigación pone de relieve de qué manera las plantas han afinado su capacidad para percibir esta hormona a lo largo de la evolución”, ha subrayado a EFE Armando Albert, responsable del equipo en el IQF-CSIC, en declaraciones difundidas por el CSIC. El código molecular evoluciona, según los resultados presentados, para maximizar tanto la sensibilidad protectora como la robustez en la calibración de la respuesta al estrés.

La adaptación de las plantas a la vida terrestre desde ambientes acuáticos, hace más de 450 millones de años, impulsó el desarrollo de sistemas sofisticados para afrontar la escasez hídrica, un reto permanente tanto para la supervivencia de las especies vegetales como para el rendimiento agrícola.

Posteriormente, el inicio de la agricultura, hace aproximadamente 10.000 años, introdujo un nuevo factor: la selección dirigida de especies por su mayor productividad, proceso que incrementó, al mismo tiempo, la demanda de agua en los cultivos y su vulnerabilidad ante la sequía.

Actualmente, las tensiones derivadas del cambio climático y el incremento de la productividad agrícola han amplificado la importancia de comprender y poder modificar estos mecanismos moleculares. El CSIC remarca en su comunicado que el hallazgo presentado respalda la viabilidad de intervenir en el código molecular que regula la sensibilidad hídrica de las plantas, lo que puede sentar las bases de cultivos con un uso del agua más eficiente.

Este trabajo constituye la base de la tesis doctoral de María Rivera-Moreno, quien ha desarrollado su investigación en el IQF-CSIC, según ha informado el propio CSIC. El artículo científico recoge todos estos hallazgos y establece así un marco para futuras aplicaciones agrícolas, en las que la adaptación molecular de las plantas pueda contribuir a nuevas estrategias contra el estrés hídrico, informa el CSIC.