Recuperación del estrés por sequía impuesto al trigo. Planta tratada con OP a la derecha. Crédito:UCR
El descubrimiento del equipo dirigido por UC Riverside mantiene las plantas llenas y ofrece esperanza para los cultivos a pesar de la sequía.
Un equipo dirigido por la Universidad de California Riverside ha creado una sustancia química para ayudar a las plantas a retener el agua, lo que podría detener la ola de pérdidas masivas de cultivos anuales debido a la sequía y ayudar a los agricultores a cultivar alimentos a pesar de un clima cambiante.
“La sequía es la causa número 1, estrechamente relacionada con las inundaciones, de las malas cosechas anuales en todo el mundo”, dijo Sean Cutler, profesor de biología de células vegetales en UC Riverside, quien dirigió la investigación. “Este químico es una herramienta nueva y emocionante que podría ayudar a los agricultores a administrar mejor el rendimiento de los cultivos cuando los niveles de agua son bajos”.
Los detalles del trabajo del equipo sobre el químico contra la pérdida de agua más nuevo y efectivo se describen en un artículo publicado hoy (25 de octubre de 2019) en Science. Este químico, Opabactina, también se conoce como "OP", que en la jerga de los jugadores significa "superado", en referencia al mejor personaje o arma en un juego.
“El nombre también es un saludo para mi hijo de 10 años en casa”, dijo Cutler.
Una versión anterior de OP desarrollada por el equipo de Cutler en 2013, llamada Quinabactin, fue la primera de su tipo. Imita el ácido abscísico, o ABA, la hormona natural producida por las plantas en respuesta al estrés por sequía. ABA retarda el crecimiento de una planta, por lo que no consume más agua de la que está disponible y no se marchita.
“Los científicos saben desde hace mucho tiempo que rociar plantas con ABA puede mejorar su tolerancia a la sequía”, dijo Cutler. “Sin embargo, es demasiado inestable y costoso para ser útil para la mayoría de los agricultores”.
La quinabactina parecía ser un sustituto viable de la hormona natural ABA, y las empresas la han utilizado como base de muchas investigaciones adicionales, presentando más de una docena de patentes basadas en ella. Sin embargo, la quinabactina no funcionó bien para algunas plantas importantes, como el trigo, el cultivo básico más cultivado en el mundo.
Reducción de la pérdida de agua visible en tomate después del tratamiento con OP. Las imágenes térmicas muestran un aumento de la temperatura de la hoja (derecha), lo que equivale a una menor pérdida de agua. Crédito:UCR
Cuando ABA se une a una molécula receptora de hormonas en una célula vegetal, forma dos lazos estrechos, como manos agarrando manijas. La quinabactina solo se agarra a uno de estos mangos.
El equipo de Cutler buscó millones de diferentes moléculas que imitan las hormonas que se agarrarían a ambos mangos. Esta búsqueda, combinada con algo de ingeniería química, resultó en OP.
OP agarra ambos mangos y es 10 veces más fuerte que ABA, lo que lo convierte en una "superhormona". Y funciona rápido. En cuestión de horas, el equipo de Cutler encontró una mejora medible en la cantidad de plantas de agua liberadas.
Debido a que OP funciona tan rápido, podría dar a los productores más flexibilidad en cuanto a cómo lidiar con la sequía.
“Algo que podemos hacer y que las plantas no pueden hacer es predecir el futuro cercano con una precisión razonable”, dijo Cutler. "Dos semanas después, si creemos que hay una posibilidad razonable de sequía, tenemos tiempo suficiente para tomar decisiones, como aplicar OP, que pueden mejorar el rendimiento de los cultivos".
La financiación inicial para este proyecto fue proporcionada por Syngenta, una empresa agroquímica, y la Fundación Nacional de Ciencias.
Los miembros del equipo de investigación incluyeron a otros de la UCR, el Colegio Médico de Wisconsin, la Universidad Estatal de Utah y la Agencia de Ciencia y Tecnología de Japón PRESTO, así como las universidades de Shizuoka, Tottori y Utsunomiya en Japón.
El equipo de Cutler ahora está tratando de "nerfear" su descubrimiento.
“Ese es el lenguaje de los jugadores cuando se reduce el poder de un arma”, dijo Cutler.
Mientras que OP ralentiza el crecimiento, el equipo ahora quiere encontrar una molécula que lo acelere. Tal molécula podría ser útil en ambientes controlados e invernaderos interiores donde la lluvia no es un factor tan importante.
“Hay momentos en los que desea acelerar el crecimiento y momentos en los que desea ralentizarlo”, dijo Cutler. "Nuestra investigación tiene que ver con la gestión de ambas necesidades".
Referencia:"Control dinámico del uso del agua de las plantas usando agonistas de receptores ABA diseñados" por Aditya S. Vaidya1, Jonathan D. M. Helander, Francis C. Peterson, Dezi Elzinga, Wim Dejonghe, Amita Kaundal, Sang-Youl Park, Zenan Xing, Ryousuke Mega, Jun Takeuchi, Bardia Khanderahoo, Steven Bishay, Brian F. Volkman, Yasushi Todoroki, Masanori Okamoto y Sean R. Cutler, 25 de octubre de 2019, Ciencia .
DOI:10.1126/ciencia.aaw8848
