Cómo el cambio climático altera el crecimiento de las plantas

El calentamiento global afecta más que la biodiversidad de las plantas, incluso altera la forma en que crecen las plantas. Un equipo de investigadores de la Universidad Martin Luther Halle-Wittenberg (MLU), Alemania, unió fuerzas con el Instituto Leibniz de Bioquímica de Plantas (IPB) para descubrir qué procesos moleculares están involucrados en el crecimiento de las plantas. En la revista Current Biology, el grupo presenta sus últimos hallazgos sobre el mecanismo que controla el crecimiento a altas temperaturas. En el futuro, esto podría ayudar a desarrollar plantas que estén adaptadas a los desafíos del calentamiento global.

Las plantas reaccionan de manera mucho más sensible a las fluctuaciones de temperatura que los animales. Tampoco pueden buscar lugares más cálidos o más fríos. “Cuando las temperaturas suben, las plantas crecen más altas para enfriarse. Sus tallos se vuelven más altos y sus hojas se vuelven más estrechas y separadas. Sin embargo, esto hace que la planta sea más inestable en general”, explica el profesor Marcel Quint, científico agrícola de MLU. . Esto es notable, por ejemplo, durante la cosecha de granos. Las plantas inestables se doblan más rápido bajo la lluvia y generalmente producen menos biomasa. También hay una reducción en la proporción de sustancias clave, como las proteínas, que se pueden almacenar en el grano.

“Si bien la correlación entre la temperatura y el crecimiento de las plantas a nivel macro es relativamente bien entendida, todavía hay muchas preguntas abiertas a nivel molecular. Estamos empezando a comprender cómo las plantas detectan los cambios de temperatura y lo convierten en reacciones específicas”, dijo Quint. Estudios anteriores han demostrado que la proteína PIF4 controla directamente el crecimiento de las plantas y que esta proteína también depende de la temperatura. Cuando hace frío, PIF4 está menos activa; en otras palabras, la planta no crece. A temperaturas más altas, PIF4 activa los genes promotores del crecimiento y la planta crece más. “Hasta ahora no estaba claro cómo la planta sabe cuándo activar PIF4 y cuánto se debe liberar. Hubo grandes lagunas en nuestro conocimiento sobre la vía de señalización exacta del crecimiento con temperatura controlada”, dice Quint.

Eso es lo que el grupo de investigación en Halle ahora ha descubierto. Investigaron el comportamiento de crecimiento de las plántulas de la planta Arabidopsis thaliana. Normalmente, sus plántulas forman tallos cortos a 20° C. Estos tallos se vuelven considerablemente más largos a 28° C. En el laboratorio, los científicos identificaron plantas con un defecto genético que aún formaba tallos cortos a 28° C. Luego buscaron posibles razones para esta falta de crecimiento. Descubrieron una hormona que activa el gen PIF4 a altas temperaturas, produciendo así la proteína. Esta reacción no ocurrió en las plantas mutadas. “Ahora hemos descubierto el papel de esta hormona especial en la vía de señalización y hemos encontrado un mecanismo a través del cual el proceso de crecimiento se regula positivamente a temperaturas más altas”, explica Quint. El estudio es la culminación de un proyecto de investigación financiado por la Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Fundación Alemana de Investigación) hasta fines de 2016 y que continuará recibiendo fondos del DFG en un proyecto de seguimiento.

Los hallazgos del grupo de investigación de Halle pueden ayudar a generar plantas en el futuro que permanezcan estables incluso a altas temperaturas y que sean capaces de producir suficientes rendimientos. Para lograr esto, los hallazgos de la investigación básica sobre plantas modelo primero deben transferirse a plantas cultivadas como cereales.