Cómo lograr cultivos resistentes a la sequía para garantizar la seguridad alimentaria

Existe una creciente evidencia de que la frecuencia e intensidad de las sequías están aumentando como consecuencia del calentamiento global. Según el último informe de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO), en los países en desarrollo –los más poblados–, la sequía por sí sola provoca más pérdidas de rendimiento en los campos de cultivo que todos los patógenos combinados , poniendo en riesgo la seguridad alimentaria. En un artículo publicado recientemente en la revista Science , investigadores del Centro de Investigación en Genómica Agrícola ( CRAG ) discuten diferentes estrategias biotecnológicas para lograr cultivos resistentes a la sequía, que podrían utilizarse para mitigar los devastadores efectos del cambio climático en la producción agrícola. Este trabajo es parte del Número especial de la sequía científica , que reúne a expertos internacionales en este campo.

¿Cómo se protegen las plantas de la escasez de agua?

Como explican los investigadores del CRAG en el artículo, las plantas utilizan diferentes mecanismos para prevenir la pérdida de agua y asegurar su supervivencia en condiciones de escasez de agua. Estas estrategias naturales incluyen cambios en el crecimiento y arquitectura de las raíces, el cierre de los estomas –pequeñas aberturas en las hojas– y la aceleración de la fase reproductiva.

“Los mecanismos que utilizan las plantas para protegerse de la sequía moderada limitan su crecimiento y reducen significativamente el rendimiento de los cultivos” , explica la autora principal del artículo Ana I. Caño-Delgado , investigadora del CSIC del CRAG.

Las hormonas vegetales ácido abscísico (ABA), auxinas y brasinoesteroides juegan un papel fundamental en la regulación de todas estas respuestas fisiológicas de la planta ante la escasez de agua.

Los autores revisan las diferentes estrategias experimentales que la comunidad científica ha utilizado para incrementar la resistencia a la sequía de las plantas modificando la señalización a través de las mencionadas hormonas vegetales. Uno de estos enfoques prometedores es el descubierto por el grupo liderado por Caño-Delgado en 2018 : el equipo demostró que al modificar la señalización de la hormona brasinoesteroide en la planta modelo Arabidopsis thaliana a través de un receptor muy específico, BRL3, era posible obtener plantas más resistentes a la sequía sin afectar su crecimiento . Estos estudios en el laboratorio Caño-Delgado están financiados por una Consolidator Grant altamente competitiva del European Research Council (ERC) .

Una mirada al futuro.

A medida que la población mundial sigue creciendo, llegando a 10 mil millones de personas en 2050, se espera que la producción de cultivos se duplique para satisfacer las necesidades básicas de la civilización , mientras que el agua dulce será cada vez más escasa. Investigar cómo las plantas responden a la sequía y diseñar nuevas estrategias para promover la sanidad vegetal son prioridades esenciales para mejorar la eficiencia del uso del agua y garantizar la seguridad alimentaria en el futuro.

Actualmente, muchos grupos de investigación están realizando estudios para enfrentar este desafío global. “Algunos ensayos ya han logrado mejorar la resistencia a la sequía en Arabidopsis, tomate y trigo implementando herramientas biotecnológicas muy precisas, como la edición de genes mediante CRISPR / Cas9 o la innovadora técnica de optogenética” , dice Caño-Delgado.

Junto a los últimos avances científico-técnicos, todo este conocimiento sobre fisiología vegetal , desde las raíces hasta los estomas, pasando por las fitohormonas, abre nuevos horizontes para desarrollar cultivos con mayor resistencia a la sequía sin comprometer el rendimiento . La bioingeniería y el uso de bioestimulantes –como los imitadores hormonales– son las herramientas que ofrecerán estrategias innovadoras para combatir la escasez de agua y atender las necesidades de la agricultura del futuro.

Artículo de referencia: Aditi Gupta, Andrés Rico-Medina, Ana I. Caño-Delgado. La fisiología de las respuestas de las plantas a la sequía. Ciencia . Abril de 2020. DOI: 10.1126 / science.aaz7614