Científicos de la Universidad de California han descubierto datos genéticos que ayudarán a cultivos como los tomates y el arroz a sobrevivir a períodos de sequía más prolongados e intensos a medida que aumenta la temperatura en el mundo.

Durante la investigación, se buscó crear un atlas molecular de raíces de cultivos, donde las plantas detectan por primera vez los efectos de la sequía y otras amenazas ambientales.

Al hacerlo, los científicos descubrieron genes que se pueden usar para proteger a las plantas de estas tensiones. A través de su trabajo, lograron un alto grado de comprensión de las funciones de la raíz. Lo anterior mediante la combinación de datos genéticos de diferentes células de raíces de tomate cultivadas tanto en interiores como en exteriores.

"Con frecuencia, los investigadores hacen experimentos de laboratorio y de invernadero, pero los agricultores cultivan cosas en el campo, y estos datos también analizan las muestras de campo", explicó Neelima Sinha, profesora de biología vegetal de UC Davis y coautora del artículo publicado en la revista Ceel.

Estudio

Según explicaron, los datos arrojaron información sobre los genes, los que le dicen a las plantas que produzcan tres cosas clave.

Lo primero, el xilema, vasos huecos en forma de tubería que transportan agua y nutrientes desde las raíces hasta los brotes. Sin transporte en el xilema, la planta no puede crear su propio alimento a través de la fotosíntesis.

"El xilema es muy importante para apuntalar las plantas contra la sequía, así como la sal y otras tensiones", afirmó la autora principal del estudio, Siobhan Brady, profesora de biología vegetal en UC Davis.

A su vez, sin el transporte de minerales vegetales en el xilema, los humanos y otros animales tendrían menos vitaminas y nutrientes esenciales para su supervivencia. 

El segundo conjunto clave de genes son los que dirigen una capa externa de la raíz para producir lignina y suberina. Suberina es la sustancia clave en el corcho y rodea las células vegetales con una capa gruesa, reteniendo el agua durante la sequía.

Los cultivos como los tomates y el arroz tienen suberina en las raíces. Los frutos de la manzana tienen suberina rodeando sus células externas. Dondequiera que ocurra, evita que la planta pierda agua. La lignina también impermeabiliza las células y proporciona soporte mecánico.

"La suberina y la lignina son formas naturales de protección contra la sequía, y ahora que se han identificado los genes que las codifican en esta capa muy específica de células; estos compuestos pueden mejorarse", dijo la coautora del estudio, Julia Bailey-Serres, profesor de genética de UC Riverside.

Los genes que codifican el meristemo de la raíz de una planta también resultaron ser notablemente similares entre el tomate, el arroz y Arabidopsis, una planta similar a la maleza. El meristemo es la punta de crecimiento de cada raíz y es la fuente de todas las células que forman la raíz.

"Es la región que va a producir el resto de la raíz y sirve como su nicho de células madre", dijo Bailey-Serres. "Determina las propiedades de las raíces en sí mismas, como su tamaño. Tener conocimiento de ellas puede ayudarnos a desarrollar mejores sistemas de raíces".

Agricultores

Brady explicó que cuando los agricultores están interesados ​​en un cultivo en particular, seleccionan plantas que tienen características que pueden ver, como frutas más grandes y atractivas. Es mucho más difícil para los productores seleccionar plantas con propiedades que no pueden ver.

"La 'mitad oculta' de una planta, bajo tierra, es fundamental para que los productores consideren si quieren cultivar una planta con éxito", dijo Brady. "Poder modificar el meristemo de las raíces de una planta nos ayudará a diseñar cultivos con propiedades más deseables".

Aunque este estudio analizó solo tres plantas, el equipo cree que los hallazgos se pueden aplicar de manera más amplia.