Comprender los mecanismos de adaptación de las plantas para hacer frente al cambio climático.
En el contexto actual de cambio climático y con el desarrollo de ambientes cada vez más áridos en determinadas zonas del globo, parece fundamental comprender mejor los mecanismos de adaptación de las plantas. Se acaba de dar un gran paso gracias a un equipo de investigadores que descubrió la fuente genética que permite a las plantas adaptarse y sobrevivir en condiciones climáticas extremas. Estos resultados, publicados en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS) podría, en particular, permitir a los científicos desarrollar especies resistentes al clima y así promover el cultivo en ambientes particularmente secos y pobres en nutrientes. En particular, permitirían aumentar la producción en las regiones que actualmente sufren sequías y reducir la inseguridad alimentaria asociada.
El equipo, que reunió a botánicos, microbiólogos, ecólogos y especialistas en genoma, se interesó por varias especies de plantas que actualmente viven en el desierto de Atacama.
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El desierto de Atacama, un perfecto laboratorio natural
El Desierto de Atacama se ubica en el norte de Chile, entre el Océano Pacífico y la Cordillera de los Andes. Es el lugar más seco de la Tierra. Sin embargo, decenas de especies de plantas prosperan allí. Además de la falta de agua, estas plantas deben adaptarse a las condiciones de gran altitud (fuertes fluctuaciones de temperatura, altas cantidades de radiación solar) y un suelo particularmente pobre en nutrientes. Estas condiciones extremas hacen del Desierto de Atacama un perfecto laboratorio natural, estudiado intensamente durante diez años.
© Katrin Schulz / Pixabay
El desierto de Atacama en Chile representa uno de los entornos más hostiles del planeta. Sin embargo, varias especies de plantas logran desarrollarse allí.
Como parte del estudio, los investigadores definieron 22 sitios para caracterizar las condiciones ambientales del sitio y las plantas que viven allí. El objetivo es poder determinar las especies más adaptadas e identificar los genes que permiten su supervivencia y proliferación en este ambiente extremo y desértico.
Para determinar qué secuencias de proteínas juegan un papel en la adaptación de la planta a las condiciones ambientales del desierto de Atacama, los científicos utilizaron un enfoque llamado filogénico, que tiene como objetivo reconstruir la historia evolutiva de una especie a partir de sus datos. genoma. Los ADN de 32 especies de plantas del desierto de Atacama se compararon con 32 especies hermanas, genéticamente similares pero no adaptadas a estas condiciones de vida particulares.
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Identificación de mutaciones genéticas responsables de la adaptabilidad.
Por lo tanto, se examinaron los genes de estas diferentes especies de plantas para identificar cambios en las secuencias de ADN que codifican específicamente la supervivencia en estas condiciones ambientales. Este trabajo tan sustancial requirió mucha potencia informática. Al final, los investigadores identificaron 265 genes cuyas mutaciones fueron seleccionadas para su evolución en un ambiente hostil. Estas mutaciones adaptativas están muy presentes en genes involucrados en el proceso de fotosíntesis, permitiendo que las plantas se adapten a la fuerte luz y radiación solar de Atacama. Se detectaron otras modificaciones en genes implicados en la regulación de la respuesta al estrés hídrico, a la presencia de sal y iones metálicos, mostrando la buena adaptación de estas plantas a un suelo pobre en nutrientes.
© Richard Allaway, Wikimedia Commons, CC BY 2.0
Los resultados del estudio pueden ayudar a desarrollar cultivos que se adapten mejor a un ambiente árido.
Los investigadores también encontraron que algunas especies desarrollaron interacciones con bacterias en sus raíces, lo que promovería su crecimiento. Esta estrategia adaptativa permite, en particular, optimizar el consumo de nitrógeno, un nutriente esencial para el crecimiento de las plantas, mientras que el suelo del desierto de Atacama está relativamente desprovisto de él.
Este estudio proporciona una mejor comprensión de las estrategias evolutivas implementadas en entornos extremos. Además, la mayoría de las plantas de Atacama están estrechamente relacionadas con cultivos básicos como cereales, hortalizas o patatas. Por tanto, los genes identificados representan una mina de oro genética para el desarrollo de cultivos más resistentes y para hacer frente a la expansión de zonas áridas y desérticas.
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