Con la participación del Instituto IBMCP (UPV-CSIC)

El trabajo demuestra que es posible reprogramar estas proteínas mediante mutaciones puntuales para crear cultivos que consuman menos agua sin perder productividad.

Un estudio en el que ha participado el Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP), centro mixto de la Universitat Politècnica de València (UPV) y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y que ha sido liderado por el Instituto de Química Física Blas Cabrera (IQF) del CSIC, ha identificado el mecanismo molecular que permite a las plantas ajustar su sensibilidad y respuesta a la falta de agua.

Este ‘código’ regula el funcionamiento de proteínas que reaccionan a la activación del ácido abscísico (ABA), una hormona que detecta la escasez de agua para poner en marcha mecanismos de defensa. Los resultados, publicados en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), también muestran la capacidad de modificar genéticamente este mecanismo para mejorar la resiliencia de los cultivos en el contexto actual de cambio climático.

El ácido abscísico, conocido como la ‘hormona del estrés’, permite a las plantas regular su comportamiento ante situaciones de déficit hídrico. Esta sustancia química las permite detectar la falta de agua y activar mecanismos de defensa, como el cierre de los estomas —poros de las hojas— y la expresión de genes para gestionar la escasez de agua. La reacción a esta hormona depende de una familia de proteínas, conocidas como receptores, que actúan como sensores que determinan el grado de sensibilidad en la respuesta ante las sequías mediante pequeños cambios en su estructura.

El nuevo estudio ha identificado el ‘código molecular’ mínimo, es decir, las instrucciones esenciales que controlan el funcionamiento de estos receptores. Este mecanismo no solo actúa como un interruptor que determina si esta familia de proteínas debe activarse o no ante la presencia de la hormona ABA, sino también funciona como un regulador de precisión.

Esto permite a la planta calibrar la intensidad de la respuesta, desde una reacción leve para ahorrar agua hasta una defensa inmediata en situaciones de sequía extrema. “Nuestro trabajo desvela cómo las plantas han ajustado evolutivamente su capacidad para percibir esta hormona”, detalla Armando Albert, investigador del IQF-CSIC que lidera el estudio.

Las plantas se han adaptado a entornos cambiantes durante más de 450 millones de años, desde su transición desde el medio acuático a la vida terrestre. A lo largo de este proceso evolutivo, desarrollaron sofisticados mecanismos para hacer frente a la escasez de agua, uno de los principales factores que limita la supervivencia vegetal y la productividad agrícola.

Posteriormente, este proceso natural fue modulado por el ser humano con el inicio de la agricultura, hace unos 10.000 años, cuando las especies cultivadas fueron seleccionadas por su mayor rendimiento. Sin embargo, esta selección introdujo un compromiso fundamental: “Una mayor productividad suele ir asociada a un mayor consumo de agua, lo que hace que los cultivos sean más vulnerables a la sequía”, aclara Albert.

En el contexto actual, las plantas no solo se enfrentan al estrés hídrico asociado con una mayor productividad, sino también a los efectos del cambio climático, causa de un aumento de la temperatura media anual de más de dos grados desde finales del siglo XIX. Esta situación aporta una especial relevancia al hallazgo publicado en la revista PNAS: no solo explica el mecanismo que emplean las plantas para responder ante la escasez de agua, sino que, según los investigadores, demuestra la posibilidad de modificar este código molecular.

Este trabajo, que constituye la base de la tesis doctoral de María Rivera-Moreno en el IQF-CSIC, proporciona una base para diseñar cultivos que equilibren mejor la productividad y el uso del agua, abriendo nuevas vías para mejorar la resiliencia frente a la sequía en el contexto del cambio climático.