Descubren cómo cultivar tomates con menos agua y manteniendo la calidad

Un descubrimiento de la Universidad de Tel Aviv (Israel) ha logrado cultivar variedades de tomate con menor consumo de agua y sin reducir su rendimiento, calidad ni sabor. Los investigadores emplearon la tecnología de edición genética CRISPR, que está siendo usada cada vez más para tratar de adaptar productos agrícolas a las crecientes condiciones de aridez y escasez de agua.

Los resultados, publicados en la revista científica PNAS, demuestran el margen de mejora que tiene el actual cultivo del tomate para evitar usos innecesarios de agua, un bien cada vez más escaso también en España debido al calentamiento global.

Mediante el proceso de transpiración, las plantas evaporan el agua de sus hojas. Al mismo tiempo, el dióxido de carbono ingresa a las hojas y es convertido en azúcar mediante la fotosíntesis, que también tiene lugar en las hojas. Estos dos procesos (transpiración y absorción de dióxido de carbono) ocurren simultáneamente a través de aberturas especiales en la superficie de las hojas llamadas estomas. Los estomas pueden abrirse y cerrarse, como si fueran un mecanismo a través del cual las plantas regulan su estado hídrico.

Los investigadores destacan que, en condiciones de sequía, las plantas responden cerrando sus estomas, reduciendo así la pérdida de agua por transpiración.

El problema es que, debido al acoplamiento inextricable entre la transpiración del agua y la absorción de dióxido de carbono, el cierre de los estomas conduce a una reducción en la absorción de CO2 por parte de la planta. Ello conduce a una disminución en la producción de azúcar mediante la fotosíntesis.

Dado que las plantas dependen del azúcar generado en la fotosíntesis como fuente de energía vital, una reducción en este proceso afecta negativamente el crecimiento de las plantas.

En las plantas de cultivo, la disminución de la producción de azúcar fotosintético se manifiesta como una disminución tanto en la cantidad como en la calidad de la cosecha. En el tomate, por ejemplo, el daño al cultivo se refleja en una disminución del número de frutos, de su peso y de la cantidad de azúcar en cada fruto. Las frutas con menor contenido de azúcar son menos sabrosas y menos nutritivas.

La solución, de manos de la edición genética

En el presente estudio, los investigadores indujeron una modificación en el tomate mediante edición genética utilizando el método CRISPR, dirigido a un gen conocido como ROP9. Las proteínas ROP funcionan como interruptores, alternando entre un estado activo o inactivo.

El profesor Yalovsky dijo: "Descubrimos que la eliminación de ROP9 mediante la tecnología CRISPR causa un cierre parcial de los estomas. Este efecto es particularmente pronunciado durante el mediodía, cuando la tasa de pérdida de agua de las plantas en el proceso de transpiración es más alta".

"Por el contrario, en la mañana y en la tarde, cuando la tasa de transpiración es menor, no hubo una diferencia significativa en la tasa de pérdida de agua entre las plantas de control y las plantas modificadas con ROP9. Debido a que los estomas permanecieron abiertos en la mañana y en la tarde, las plantas fueron capaces de absorber suficiente dióxido de carbono, evitando cualquier disminución en la producción de azúcar mediante la fotosíntesis incluso durante las horas de la tarde, cuando los estomas estaban más cerrados en las plantas modificadas con ROP9".

Para evaluar correctamente el impacto de la ROP9 alterada en el cultivo, los investigadores llevaron a cabo un extenso experimento de campo con cientos de plantas.

Los resultados revelaron que, aunque las plantas modificadas con ROP9 pierden menos agua durante el proceso de transpiración, no hay ningún efecto adverso sobre la fotosíntesis, la cantidad o la calidad de los cultivos (la cantidad de azúcar en los frutos).

Además, el estudio identificó un mecanismo nuevo e inesperado para regular la apertura y el cierre de los estomas.

Sade añadió: "Existe una gran similitud entre la ROP9 en los tomates y las proteínas ROP que se encuentran en otras plantas de cultivo como el pimiento, la berenjena y el trigo. Por lo tanto, los descubrimientos que hemos realizado podrían constituir la base para el desarrollo de otras plantas de cultivo, con una mayor eficiencia en el uso del agua y para una comprensión más profunda de los mecanismos que rigen la apertura y el cierre de los estomas".

Estudio de referencia: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2309006120

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