Investigadores israelíes desarrollaron un tomate genéticamente modificado que consume menos agua pero no compromete el volumen de la producción y cosecha ni el sabor del fruto.
En medio del calentamiento global y la disminución de los recursos de agua dulce, «existe una demanda creciente de cultivos agrícolas que consuman menos agua sin comprometer el rendimiento», afirmaron los científicos, de la Universidad de Tel Aviv.
«Naturalmente, al mismo tiempo, debido a que los cultivos agrícolas dependen del agua para crecer y desarrollarse, resulta particularmente difícil identificar variedades de plantas adecuadas». añadieron.
Durante la transpiración, las plantas evaporan el agua a través de sus hojas. Al mismo tiempo, siempre en las hojas, ingresa el dióxido de carbono y es asimilado en azúcar mediante la fotosíntesis.
Esos dos procesos (transpiración y absorción de dióxido de carbono) ocurren simultáneamente a través de aberturas especiales en la superficie de las hojas llamadas estomas, que se abren y se cierran en un mecanismo a través del cual las plantas regulan su estado hídrico.
«Acoplamiento inextricable»
Los investigadores destacaron que, en condiciones de sequía, las plantas responden cerrando sus estomas, reduciendo así la pérdida de agua por transpiración.
El problema es que debido al acoplamiento inextricable entre los dos procesos, el cierre de los estomas conduce a una reducción en la absorción de dióxido de carbono por parte de la planta.
Esa disminución en la absorción de dióxido de carbono conduce a una caída en la producción de azúcar mediante la fotosíntesis. Dado que las plantas dependen del azúcar como fuente de energía, una reducción en ese proceso afecta negativamente el crecimiento.
Como consecuencia, la reducción de la producción de azúcar se manifiesta en una disminución tanto en la cantidad como en la calidad de las cosechas de productos agrícolas.
En el tomate, por ejemplo, el daño al cultivo se refleja en una disminución del número de frutos, de su peso y de la cantidad de azúcar en cada uno. Las frutas con menor contenido de azúcar son menos sabrosas y menos nutritivas.
Proteínas como interruptores
Para llevar adelante su experimento, los científicos israelíes indujeron una modificación en el tomate mediante edición genética utilizando el método CRISPR y dirigido a un gen conocido como ROP9.
Las proteínas ROP funcionan como interruptores, alternando entre un estado activo o inactivo.
«Descubrimos que la eliminación del ROP9 mediante la tecnología CRISPR provoca un cierre parcial de los estomas», señaló el profesor Shaul Yalovsky, quien encabezó el estudio junto al doctor Nir Sade.
Ese efecto, precisó, «es particularmente pronunciado durante el mediodía, cuando la tasa de pérdida de agua de las plantas en el proceso de transpiración es máxima».
Al lograrse que los estomas permanecieran abiertos por la mañana y por la tarde, las plantas pudieron absorber suficiente dióxido de carbono, evitando cualquier disminución en la producción de azúcar.
Para evaluar el impacto de la modificación del ROP9, los investigadores llevaron a cabo un extenso experimento de campo con cientos de plantas.
Plantas con mayor eficiencia de agua
Los resultados revelaron que mientras las plantas modificadas pierden menos agua durante el proceso de transpiración, no hay ningún efecto adverso sobre la fotosíntesis, la cantidad o la calidad de los cultivos (la cantidad de azúcar en los frutos).
«Existe una gran similitud entre la ROP9 de los tomates y las proteínas ROP que se encuentran en otros cultivos como el pimiento, la berenjena y el trigo», señaló el doctor Sade.
Por lo tanto, subrayó, estos hallazgos, publicados en la revista especializada PNAS, «podrían formar la base para el desarrollo de plantas de cultivo adicionales con mayor eficiencia en el uso del agua y para una comprensión más profunda de los mecanismos detrás de la apertura y el cierre de los estomas».
