Los investigadores han descubierto un método para mejorar la resistencia de las plantas a las enfermedades sin reducir el crecimiento, revolucionando potencialmente la productividad y la sostenibilidad agrícolas.
Los investigadores de la Universidad de Georgia (UGA) han identificado una solución innovadora para un importante desafío al que se enfrentan los genetistas de plantas: equilibrar la resistencia a las enfermedades y el crecimiento de las plantas. Este avance tiene el potencial de proteger a las plantas de las enfermedades y, al mismo tiempo, promover mayores rendimientos de biomasa, respaldar el suministro sostenible de alimentos, la producción de biocombustibles, la madera y más, según un estudio detallado en un comunicado de prensa de la UGA .
El papel del ácido salicílico en la defensa y el crecimiento de las plantas
“La lucha contra los patógenos ha sido uno de los principales desafíos en la agricultura”, dijo CJ Tsai, autor correspondiente del estudio y profesor de la Escuela Warnell de Silvicultura y Recursos Naturales de la UGA y del Colegio de Artes y Ciencias Franklin. “Se necesitan soluciones que equilibren la resistencia a las enfermedades y el crecimiento, especialmente con la presión cada vez mayor de las enfermedades debido al cambio climático”.
El ácido salicílico es una hormona vegetal fundamental, conocida por mejorar la resistencia a las enfermedades y tolerar factores estresantes como las temperaturas extremas. Sin embargo, los niveles elevados de ácido salicílico suelen inhibir el crecimiento de las plantas, lo que dificulta su uso en la agricultura. Los intentos anteriores de modificar genéticamente las plantas para aumentar la producción de ácido salicílico se han topado con estos obstáculos.
Hace unos años, el laboratorio de Tsai demostró cómo el ácido salicílico mejoraba la resistencia al estrés y a las enfermedades en los álamos sin atrofiar su crecimiento. En su último estudio, aplicaron la misma estrategia al berro de thale añadiendo un gen que aumentaba los niveles de ácido salicílico.
Al principio, el equipo no vio ninguna desventaja significativa en el crecimiento. “Pensamos que tal vez la desventaja tenía que ver con la forma en que se diseñó el aumento de ácido salicílico”, dijo Tsai. “De repente, teníamos un lote de plantas que eran realmente pequeñas. No sabíamos qué estaba pasando”.
Los investigadores finalmente notaron una correlación entre temperaturas más frías y un tamaño reducido de las plantas. Descubrieron que los genes regulados por el frío, que protegen a las plantas de factores estresantes como las bajas temperaturas, estaban respondiendo negativamente al ácido salicílico. Al modificar estos genes, el equipo pudo permitir el crecimiento normal de las plantas incluso con niveles elevados de ácido salicílico. “En muchos casos, vimos una mejora en el crecimiento”, agregó Tsai.
Implicaciones para la agricultura
Este avance podría tener importantes implicaciones para los agricultores que buscan proteger las plantas de las plagas sin sacrificar el crecimiento. Históricamente, las estrategias basadas en ácido salicílico han mejorado la resistencia a las plagas y los patógenos, pero la reducción de los rendimientos de los cultivos ha limitado su aplicación agrícola.
Este nuevo enfoque separa la supresión del crecimiento de la defensa contra las enfermedades, lo que potencialmente permite utilizar tanto el ácido salicílico como los genes regulados por el frío sin comprometer la productividad.
El equipo de investigación está ampliando su trabajo para probar este método en cultivos como la alfalfa. Si tiene éxito, podría conducir al desarrollo de plantas resistentes al clima que prosperen con un suministro limitado de agua y nutrientes, lo que ayudaría a los agricultores a adaptarse mejor a las condiciones ambientales cambiantes.
El estudio, publicado en Plant Cell , fue financiado parcialmente por la Georgia Research Alliance, la National Science Foundation y el National Institute of Food and Agriculture. Entre los coautores se encuentran María Ortega, Rhodesia Celoy, Francisco Chacon, Yinan Yuan, Liang-Jiao Xue, Saurabh Pandey, MaKenzie Drowns y Brian Kvitko.