¿Qué determina la supervivencia o la muerte de las plantas frente al calor?

Uno de los principales efectos del cambio climático es el aumento de la temperatura en diferentes áreas del planeta. Las plantas son muy susceptibles a dichos cambios, pues el calor afecta su crecimiento y reproducción, causando graves pérdidas a nivel mundial en la producción de las cosechas. Este hecho es especialmente relevante en España, ya que las altas temperaturas, junto a la sequía, son los principales problemas ambientales de su producción agrícola.

Entender los mecanismos moleculares que permiten a las plantas adaptarse para tolerar temperaturas severas es uno de los principales objetivo de un grupo de investigación del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (CBGP), entidad formada por la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y el Instituto Nacional de Investigaciones y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA). Estos investigadores han logrado identificar qué proteínas se asocian específicamente con la muerte o la supervivencia de las plantas al calor.

“La respuesta de las plantas a las altas temperaturas es muy compleja y está condicionada a diversos factores como la intensidad y la duración del calor, la velocidad del incremento de la temperatura y el estado de desarrollo de las plantas, entre otros”, explica Mar Castellano, que lidera esta investigación.

En muchas especies, la exposición a una temperatura superior a la óptima, pero moderada, induce en la planta una respuesta adaptativa llamada aclimatación. Esta respuesta involucra una reprogramación molecular profunda que permite a la planta soportar temperaturas que, en otra situación, serían letales. Si se exponen directamente a temperaturas severas, las plantas establecen también una respuesta pero, en este caso, esa reprogramación no es lo suficiente efectiva como para permitir susupervivencia.

Aunque en los últimos años se han identificado un gran número de proteínas involucradas en la respuesta de las plantas a las altas temperaturas, se desconocía hasta qué punto la respuesta al calor que permite su supervivencia se solapa con aquella que deriva en su muerte y qué proteínas regulan de forma específica estos dos procesos.

Para contestar estas preguntas, los investigadores del CBGP han llevado a cabo un estudio proteómico que ha identificado qué proteínas se acumulan y en qué grado en los primeros estadios de la respuesta de plantas del género Arabidopsisa un tratamiento severo de calor que provoca, en un caso, la muerte de la planta, o su supervivencia (si las plantas habían sido previamente aclimatadas).

El estudio ha permitido conocer las proteínas comunes y específicas a los procesos de muerte y adaptación de las plantas a altas temperaturas. Su identificación abre las puertas a futuros estudios biotecnológicos que permitan, mediante el control eficiente de la acumulación de estas proteínas, generar plantas de interés agronómico cuya producción no se vea tan limitada por las posibles olas de calor a las que cada vez más frecuentemente se enfrentan los cultivos.

El trabajo se ha realizado en el marco del proyecto PlantcIRESBiotech, financiado por el Consejo Europeo de Investigación (ERC) a través de la convocatoria de “StartingGrants” concedida a Mar Castellano. Este proyecto europeo posee como principal objetivo generar herramientas biotecnológicas que permitan a las plantas mejorar su adaptación a condiciones meteorológicas adversas.