Investigan la recuperación de la fotosíntesis en las plantas tras una sequía

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Trabajo en un laboratorio del IRNASA. Foto: DiCYT.

Rafael Martínez-Carrasco, investigador del IRNASA y responsable de esta línea de investigación, explica que existe un grupo de unas 350 especies de plantas en todo el mundo que son tolerantes a la desecación. A pesar de que la sequía o "estrés hídrico" les afecta en principio como a cualquier otro vegetal hasta marchitarse por completo, "tienen la propiedad de que sus hojas reverdecen cuando vuelve a haber agua, cosa que no ocurre en la mayoría de las plantas", comenta en declaraciones a DiCYT. Así, recuperan la capacidad de hacer la fotosíntesis, el proceso por el cual convierten la materia inorgánica en orgánica gracias a la luz.

"En esas plantas hemos investigado cómo vuelve a restablecerse la capacidad de asimilar CO2 y de hacer las tareas fotoquímicas de captura de la luz y transporte de electrones típico de las plantas", señala el científico. Cuando se secan, se destruye la clorofila (un pigmento responsable del color verde de las plantas que participa en la fotosíntesis) y se desmantela el aparato fotosintético, pero "todo eso se tiene que reconstruir después".

El gran hallazgo es que la enzima RuBisCO ( nombre abreviado de ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa oxigenasa) es la que marca la pauta para lograr esta reactivación. "Esta proteína tiene una función vital para las plantas y, por lo tanto, para la vida de todo el planeta, pero en las plantas tolerantes a la desecación se encuentra en una situación especial", comenta Rafael Martínez-Carrasco. "En lugar de ser una enzima libre en el cloroplasto, se agrupa en grandes agregados que probablemente le confieren una protección frente al estrés en la desecación, de manera que, mientras la clorofila se destruye, esta proteína se conserva íntegra en casi su totalidad", apunta.

Estos agregados de la enzima RuBisCO, dadas las condiciones adecuadas una vez pasada la sequía, van recuperando lentamente su actividad en un periodo de cuatro días. Para los científicos de Salamanca "es intrigante" cómo recupera sus competencias porque "ninguno de los mecanismos normales de regulación de la actividad de esta enzima es responsable de esa reactivación". Parece que la respuesta está en un proceso que tiene lugar en la propia proteína, la reducción de puentes disulfuros. En cualquier caso, la estrategia de tolerancia a la desecación de estas plantas incluye conservar la RuBisCO sin tener que volver a sintetizarla cuando vuelve el agua.

Aplicación a los cultivos agrícolas

Lo más importante de esta línea de investigación es que "estas plantas pueden ser la 'escuela' para comprender cómo mejorar la adaptación a la sequía de las plantas de cultivo", afirma el investigador. El objetivo es conocer qué factores y propiedades tienen que trasladarse a las plantas de interés agrícola para que sean "más competentes a la hora de crecer en un clima con menos agua".

Un complejísimo entramado de genes, proteínas y metabolitos interviene en esa mayor o menor tolerancia al estrés hídrico. La investigación en este campo es muy activa para intentar comprender la secuencia en el tiempo de cada uno de estos factores. Es necesario saber cuáles de ellos son parte de las causas y cuáles son parte de las consecuencias.

Una clave de esta línea de investigación será "conseguir que estos factores, trasladados a las plantas normales, sean beneficiosos en situaciones de estrés, pero no perjudiquen cuando hay agua". Por ejemplo, el ácido abscísico (ABA) es favorable en casos de estrés hídrico, pero cuando abunda en una planta que está bien provista de agua su efecto es el de retrasar la apertura de los estomas y, por lo tanto, la fotosíntesis. En cambio, "hay estrategias que promueven la presencia de ciertas sustancias que sólo se activan cuando hay sequía pero no cuando no la hay", comenta el experto.

Las proteínas implicadas están en todas las plantas, pero lo importante es en qué cantidad y cuándo actúan. Las plantas tolerantes a la desecación son capaces de organizar esas proteínas para que estén presentes en el momento oportuno y controlar este proceso en beneficio de la agricultura es el objetivo de los científicos, que trabajan intentando averiguar estos mecanismos de adaptación que podrían copiarse en las plantas de interés.