El desafío de obtener cultivos tolerantes a estrés sin penalidades y, si es posible, con aumentos en el rendimiento.

 

Autor: Trabajo realizado en base al Taller del XXIII Congreso de Aapresid “Biosapiens, La era del suelo” del  la Dra. Raquel Chan. Instituto de Agro-biotecnología de laUniversidad Nacional del Litoral. CONICET.


Se espera que la demanda mundial de alimentos se incremente a causa de un aumento poblacional estimado en 3 mil millones de personas de aquí a 2050. No caben dudas que para enfrentar este desafío es necesario incrementar la producción. Sin embargo, aun con la aplicación de toda la tecnología y mejoramiento genético disponibles en la actualidad, la brecha entre la oferta y la demanda continuará expandiéndose. A pesar de ello, está claro que la ciencia puede colaborar a reducir estas diferencias.

soja resistente a sequía 1
Figura 1. Red de mecanismos moleculares y fisiológicos que permiten a la planta reaccionar frente una situación de estrés.

Las plantas están sometidas en forma continua a una serie de factores ambientales que generan pérdidas: heladas, patógenos, malezas, salinidad, calor, frio, etc. Así, lo vegetales han desarrollado a lo largo de la evolución una compleja red de mecanismos moleculares y fisiológicos que activan la síntesis de numerosas proteínas y genes que les permiten responder a una situación de estrés (Figura 1).

Es posible estudiar este gran entreverado mediante del aislamiento de alguno de estos genes y su análisis a partir de los llamados sistemas modelo, los cuales utilizan especies como Arabidopsis thaliana, caracterizadas por ciclos de vida cortos – que permiten avanzar rápidamente en el proceso de mejora -, genomas más simples y conocidos, mayor facilidad de transformación genética y un tamaño adecuado para cultivarse es espacios limitados. De esta forma, una vez hallados los mecanismos de interés, se evalúa si estos se mantienen inalterados en las especies cultivadas o de interés agronómico.

En el camino de la mejora genética, la ciencia se ha debatido entre la obtención de plantas tolerantes o la obtención de plantas más productivas. Si bien no caben dudas que las necesidades actuales exigen una mayor producción, el mejoramiento ha apuntado durante mucho tiempo a la obtención de plantas tolerantes a estrés, especialmente hídrico, ya que es el causante de hasta el 50% de las perdidas mundiales.

El principal mecanismo que permite a las plantas tolerar la falta de agua es el cierre estomático. Este proceso, si bien impide que ésta se deshidrate, afecta indefectiblemente la absorción de CO2 (que también se produce por vía estomática) y, por tanto, la producción de biomasa y el rendimiento final. En ese camino se hallaron varios genes que si bien resultaban exitosos en la tolerancia al estrés hídrico, afectaban el rendimiento de la planta, aun con agua disponible.

Fue necesario entonces replantear los objetivos y apuntar a la obtención de plantas que toleren el estrés y generen mayores rindes o que, al menos, no presenten penalidades en la productividad. La clave para lograr esto parece residir entonces en hallar mecanismos distintos al cierre estomático capaces de brindar la misma tolerancia.

soja resistente a sequía 2
Figura 2. Plantas de Arabidopsis transgénicas con el gen HaHB4 que retrasan el ingreso a la senescencia.

La entrada a senescencia – asociada directamente al tiempo durante el cual la planta continua generando fotosintatos para producir biomasa – es uno de los parámetros que permitiría tolerar el estrés hídrico sin resentir el rinde (Figura 2). El largo de las raíces y el volumen de biomasa son otros de los factores (Figura 3). Otro ejemplo lo constituyen en girasol ciertos genes que permiten tolerar el estrés hídrico a través de mecanismos de estabilización de membranas.

Actualmente, varios de estos nuevos mecanismos de tolerancia a estrés hídrico están siendo evaluados con éxito en muchos de los cultivos de interés agronómico.

Figura 3. Plantas de Arabidopsis transgénicas con el gen MTF que incrementa la producción de materia seca aérea y radical.
Figura 3. Plantas de Arabidopsis transgénicas con el gen MTF que incrementa la producción de materia seca aérea y radical.