Un article publicat a Science per científics del CSIC i del CRAG revisa les diferents estratègies biotecnològiques en experimentació per aconseguir fer front a la sequera, l’amenaça més gran de l’agricultura. La clau per satisfer les necessitats alimentàries d’una població en augment rau en aconseguir plantes més resistents a l’escassetat d’aigua sense que la seva productivitat es vegi afectada. El treball forma part d’un número especial de Science dedicat a la sequera.
Cada cop hi ha més evidències que la freqüència i la intensitat de la sequera estan augmentant com a conseqüència de l’escalfament global. Segons l’últim informe de l’Organització de les Nacions Unides per a l’Alimentació i l’Agricultura (FAO), als països en vies de desenvolupament, que són els més poblats, la sequera sola causa més pèrdues als camps de cultiu que tots els patògens junts, fet que posa en risc la seguretat alimentària. En un article publicat aquesta setmana a la revista Science, personal investigador del Centre de Recerca en Agrigenòmica (CRAG) analitza diferents estratègies biotecnològiques per aconseguir cultius resistents a la sequera, les quals es podrien utilitzar per pal·liar els efectes devastadors del canvi climàtic sobre la producció agrícola.
Com es protegeixen les plantes davant l’escassetat d’aigua?
En un número especial de Science dedicat a la sequera, els autors expliquen que, en condicions d’estrès hídric, les plantes utilitzen diferents mecanismes per evitar la pèrdua d’aigua i sobreviure. Aquestes estratègies naturals inclouen canvis en el creixement i l’arquitectura de les arrels, el tancament dels estomes –petites obertures que hi ha a les fulles–, i l’avançament de la fase reproductiva. “Els mecanismes que utilitza la planta per protegir-se de la sequera moderada en limiten creixement, i redueixen substancialment el rendiment dels cultius”, explica l’autora sènior de l’article Ana I. Caño-Delgado, investigadora del CSIC al CRAG. Les hormones vegetals àcid abscísic (ABA), auxines i brassinoesteroides juguen un paper essencial en la regulació de totes aquestes respostes fisiològiques de la planta davant l’escassetat d’aigua.
Els autors revisen les diferents estratègies experimentals que la comunitat científica ha utilitzat per aconseguir augmentar la resistència de les plantes a la sequera modificant la senyalització mitjançant aquestes hormones vegetals. Una d’aquestes aproximacions prometedores és la que va descobrir el grup liderat per Caño-Delgado el 2018: l’equip va demostrar que, modificant la senyalització d’hormones brassinoesteroides a la planta model Arabidopsis thaliana a través d’un receptor molt específic, el BRL3, s’aconseguia obtenir plantes més resistents a la sequera sense afectar-ne el creixement. Aquests estudis del grup de Caño-Delgado estan finançats pel Consell Europeu de Recerca (ERC, de les sigles en anglès) a través de l’ajut competitiu Consolidator Grant.
De cara al futur
Amb la població mundial en increment continu −s’espera que arribi als 10.000 milions de persones el 2050− caldrà duplicar la producció de cultius s’haurà de duplicar per tal de satisfer les necessitats bàsiques de la ciutadania, mentre que l’aigua dolça serà cada cop més escassa. Investigar com responen les plantes a la sequera i dissenyar noves estratègies per l’avenç de la sanitat vegetal són prioritats essencials per millorar l’eficiència d’ús de l’aigua i garantir la seguretat alimentària futura.
Actualment, molts grups de recerca estan duent a terme estudis per plantar cara a aquest repte global. “Alguns treballs ja han aconseguit millorar la resistència a la sequera en Arabidopsis, tomàquet i blat gràcies a tècniques de biotecnologia molt precises, com l’edició genètica mitjanant CRISPR/Cas9 o la innovadora optogenètica”, comenta Caño-Delgado.
Juntament amb els últims avenços cientificotècnics, tot aquest coneixement de la fisiologia de les plantes, de les arrels als estomes, passant per les fitohormones, obre nous horitzons per al desenvolupament de cultius més resistents a la sequera sense afectar-ne el rendiment. La bioenginyeria i l’ús de bio-estimulants –com els imitadors hormonals–, es presenten com les eines que permetran idear noves estratègies per combatre l’escassetat d’aigua i fer front a les necessitats de l’agricultura del futur.
La recerca d'Ana I. Caño-Delgado està finançada pel Consell Europeu de Recerca (ERC) en el marc del programa de recerca i innovació Horitzó 2020 de la Unió Europea (acord de subvenció número 683.163), pel Ministeri d'Economia i Competitivitat i pel Fons Europeu de Desenvolupament Regional (FEDER). Andrés Rico-Medina és beneficiari d'un contracte predoctoral de la Fundació Tatiana Pérez de Guzmán el Bueno.
Article de referència: Aditi Gupta, Andrés Rico-Medina, Ana I. Caño-Delgado. The physiology of plant responses to drought. Science. April 2020. DOI: 10.1126/science.aaz7614
Zoila Babot / Centro de Investigación en Agrigenómica (CRAG)