Investigadores del CSIC han descubierto cómo ciertas proteínas permiten a las plantas regular su respuesta ante la falta de agua
Un equipo de investigadores españoles ha realizado un avance importante en la comprensión de cómo las plantas se protegen frente a la escasez de agua, al identificar el mecanismo molecular que controla esta capacidad adaptativa.
Este hallazgo, publicado en la revista PNAS y difundido por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), tiene el potencial de promover el desarrollo de cultivos que requieran menos agua sin sacrificar su rendimiento, un objetivo clave ante los efectos del cambio climático en la agricultura.
El descubrimiento principal del grupo liderado por el Instituto de Química Física Blas Cabrera (IQF-CSIC) radica en la identificación de un “interruptor” molecular, formado por una familia de proteínas receptoras que interactúan con el ácido abscísico, conocida como la “hormona del estrés hídrico”, una sustancia que facilita la adaptación de las plantas en condiciones de escasez hídrica.
El estudio muestra que pequeñas mutaciones en estas proteínas pueden modificar su funcionamiento, lo que abre la posibilidad de crear variedades agrícolas con un consumo hídrico optimizado y sin pérdida en la productividad, según señala el CSIC.
Sensores moleculares frente a la sequía
El ácido abscísico juega un papel fundamental en la fisiología de las plantas, ya que les permite detectar cuando el agua es insuficiente y activar respuestas defensivas como el cierre de los estomas en las hojas. La investigación del CSIC explica que la intensidad de esta reacción está regulada por receptores que, mediante ligeras modificaciones en su estructura, ajustan la sensibilidad de la planta ante la sequía.
Los científicos han conseguido aislar el denominado “código molecular mínimo”, que contiene las instrucciones precisas para determinar cuándo estos receptores deben activarse en presencia de la hormona y cómo regulan la respuesta. Este mecanismo no solo define el momento de activación, sino que también permite a la planta graduar su reacción: desde respuestas suaves para conservar agua hasta respuestas inmediatas bajo condiciones extremas.
La investigación, que contó con la colaboración del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas, ha permitido rastrear la evolución del sistema de respuesta al déficit hídrico a lo largo de la historia evolutiva de las plantas.
Para ello, los expertos compararon el comportamiento de tres tipos diferentes de receptores presentes en especies que representan varios estadios evolutivos: uno en el alga Zygnema circumcarinatum, casi insensible al ácido abscísico; otro en una planta hepática primitiva, similar al musgo, con sensibilidad variable a la hormona; y por último, el receptor presente en Citrus sinensis o naranjo dulce, que depende completamente de la hormona para activar la respuesta.
Los ensayos realizados indican que, a lo largo de la evolución, las plantas han ampliado el rango de condiciones ambientales ante las que pueden reaccionar gracias a una mayor especialización de estos receptores. Según el CSIC, este ajuste molecular ha permitido que las plantas determinen con mayor precisión el momento y la intensidad de sus respuestas defensivas, equilibrando la necesidad de supervivencia con el uso eficiente del agua.
Evolución y futuro de la adaptación vegetal
“La investigación destaca cómo las plantas han perfeccionado su capacidad para detectar esta hormona a lo largo de la evolución”, puntualizó a EFE Armando Albert, líder del equipo en IQF-CSIC, en declaraciones publicadas por el CSIC. El código molecular evoluciona, según los datos, para optimizar tanto la sensibilidad ante el estrés como la firmeza en el ajuste de la respuesta.
La transición de las plantas desde ambientes acuáticos a terrestres, hace más de 450 millones de años, impulsó la formación de sistemas complejos para enfrentar la escasez de agua, un desafío constante para la supervivencia y la productividad agrícola.
Posteriormente, el origen de la agricultura, ocurrido hace cerca de 10.000 años, introdujo un nuevo elemento: la selección intencional de especies por su productividad, proceso que al mismo tiempo aumentó la demanda hídrica y la vulnerabilidad de los cultivos ante la sequía.
De estas formas, nuestras plantas estarán más saludables
En la actualidad, las presiones derivadas del cambio climático y el crecimiento de la productividad agrícola han elevado la importancia de entender y modificar estos mecanismos moleculares. El CSIC enfatiza en su comunicado que el hallazgo apoya la posibilidad de intervenir en el código molecular que regula la sensibilidad hídrica de las plantas, lo que podría establecer las bases para cultivos con un uso más eficiente del agua.
Este trabajo es la base de la tesis doctoral de María Rivera-Moreno, desarrollada en IQF-CSIC, según informó el CSIC. El artículo científico recoge estos descubrimientos y fija así un marco para futuras aplicaciones agrícolas que integren la adaptación molecular de las plantas en nuevas estrategias contra el estrés hídrico, detalla el CSIC.