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Investigadores de la Universidad Duke han identificado un gen que podría ayudar a los ingenieros y científicos lograr cultivos resistentes a la sequía.

“Es similar a un termostato”, dijo Zhen-Ming Pei, profesor asociado de biología en Duke.

Los hallazgos, que aparecen 28 de agosto en la revista Nature, podrían hacer que sea más fácil para alimentar a la creciente población del mundo frente al cambio climático.

La sequía es la causa principal de las pérdidas de cultivos en todo el mundo. Un período de sequía en una etapa crucial de la temporada de crecimiento puede reducir algunos rendimientos de los cultivos en el medio.

Se espera que la escasez de agua a ser más frecuentes y severos si el cambio climático hace que los patrones de lluvia cada vez menos fiable y tierras de cultivo en algunas regiones sigue a secarse. Junto con una población mundial que se espera que aumente en dos mil millones hasta tres mil millones para el año 2050, los investigadores de todo el mundo están buscando formas de producir más alimentos con menos agua.

Algunos investigadores esperan que la ingeniería genética -, además de la mejora de las prácticas agrícolas y el fitomejoramiento tradicional – añadirá al arsenal de técnicas para ayudar a los cultivos resisten sofocante del verano. Pero la ingeniería de las plantas para resistir la sequía ha demostrado ser difícil de hacer, en gran parte porque las plantas utilizan tantas estrategias para hacer frente a la deshidratación y cientos de genes están involucrados.

El problema se complica por el hecho de que la sequía suele ir acompañada de olas de calor y otros factores de estrés que requieren diferentes estrategias de afrontamiento por parte de la planta, dijo Pei.

Una manera en que las plantas responden a la pérdida de agua es al aumentar los niveles de calcio dentro de sus células. El aumento de calcio actúa como una señal de alarma que activa los mecanismos de adaptación para ayudar a la planta a reequilibrar su presupuesto de agua. Pero hasta ahora, la maquinaria molecular que las plantas utilizan para enviar esta señal – y monitorear la disponibilidad de agua en general – sigue siendo desconocido.

Pei y Duke colegas de Fang Yuan, James Siedow y otros identificaron un gen que codifica una proteína en las membranas celulares de las hojas de las plantas y las raíces, llamado OSCA1, que actúa como un canal que permite que el calcio sobretensiones en la célula en tiempos de sequía.

El gen fue identificado en Arabidopsis thaliana, una planta pequeña sin pretensiones relacionadas con la col y canola que es la rata de laboratorio de investigación de las plantas.

Las plantas con versiones defectuosas del canal de calcio no envían una señal de alarma en el estrés hídrico como las plantas normales.

Cuando los investigadores cultivaron las plantas y las plantas normales con versiones defectuosas del gen lado a lado en la misma olla y los expuestos a estrés por sequía, las plantas mutantes experimentaron más marchitamiento.

Los hallazgos podrían conducir a nuevas formas de ayudar a las plantas prosperan cuando el agua es escasa.

El siguiente paso del equipo es manipular la actividad del gen OSCA1 y genes relacionados y ver cómo esas plantas responden a la sequía – información que pueda conducir a los cultivos que respondan con mayor rapidez y eficiencia a la deshidratación.

“Las plantas que entran en el modo de lucha contra la sequía rápidamente y luego volver al modo normal de crecimiento rápido cuando la sequía se ha ido debe ser capaz de asignar la energía de manera más eficiente hacia el crecimiento”, dijo Pei.

Esta investigación fue apoyada por las subvenciones del Departamento de Agricultura de Estados Unidos y la Fundación Nacional para la Ciencia.