Una clave para la supervivencia de los vegetales a las inundaciones

Las inundaciones catastróficas, como las que en años recientes han afectado a Paquistán o Bangladesh, y a zonas de muchos otros países, a menudo han arruinado las cosechas. El grado de tolerancia de los cultivos agrícolas a la situación de quedar sumergidos total o parcialmente en el agua es un factor decisivo para la seguridad alimentaria global.

Privados de oxígeno, los cultivos agrícolas no pueden sobrevivir durante mucho tiempo en un terreno inundado.

Ahora se ha logrado profundizar en cómo algunas plantas detectan niveles bajos de oxígeno y activan estrategias que las ayuden a sobrevivir a las inundaciones. Este hallazgo podría conducir a la producción de cultivos de alto rendimiento, tolerantes a la inundación, beneficiando a los agricultores y consumidores de todo el mundo.

El mecanismo molecular involucrado en esa capacidad de detección y reacción ha sido identificado por el equipo de Julia Bailey-Serres, experta de prestigio internacional en la reacción vegetal a las inundaciones, y profesora de genética en el Departamento de Botánica y Ciencias Vegetales de la Universidad de California en Riverside. En la investigación también ha trabajado Michael Holdsworth, profesor de ciencia de los cultivos en la Universidad de Nottingham, Reino Unido.

Cuando una célula vegetal tiene poco oxígeno, no puede generar suficiente ATP, la molécula energética que la planta usa para almacenar energía. Entonces, el vegetal emplea sus reservas energéticas, descomponiendo una gran cantidad de azúcares, a diferencia de cuando el oxígeno está disponible, a fin de producir ATP.

El mecanismo controla proteínas reguladoras clave conocidas como factores de transcripción, que pueden activar y desactivar otros genes.

En niveles normales de oxígeno, estas proteínas son destruidas; pero cuando el oxígeno escasea, las proteínas se estabilizan. Su estabilidad resulta en cambios en la expresión genética y en el metabolismo que mejoran la supervivencia bajo las condiciones de escasez de oxígeno provocadas por las inundaciones. Cuando se normalizan los niveles de oxígeno, nuevamente se degradan las proteínas. Se trata pues de un mecanismo de control por realimentación.


El SUB1A, un gen responsable de esa tolerancia a la inmersión y que se encuentra sólo en algunas variedades de arroz de bajo rendimiento en la India y Sri Lanka, se activa por el gas etileno que se acumula dentro de las células durante la inmersión. Dado que la proteína no requiere una escasez de oxígeno para ser estable, puede comenzar a trabajar de inmediato para ayudar a la planta.

Bailey-Serres y sus colaboradores han estado trabajando desde 2003 en los mecanismos celulares que regulan la tolerancia del arroz a la inmersión en agua. El laboratorio de esta científica se ha concentrado en el gen SUB1A. Este laboratorio también es conocido por haber caracterizado las funciones del SUB1A, implantado en algunas variedades de arroz moderno para permitir que las plantas sobrevivan dos semanas o más a la inmersión completa causada por las lluvias del monzón.