El agave, la planta similar a un cactus que forma el ingrediente base del tequila, tiene un 'reloj corporal' nocturno que le permite 'respirar' por la noche y soportar las condiciones más secas, según ha demostrado una investigación reciente.
Ahora los científicos esperan aprovechar este reloj molecular inverso para diseñar nuevos cultivos resistentes a la sequía que puedan adaptarse a nuestro futuro clima cambiante.
Publicando sus hallazgos en los de este mes Plantas naturales , el equipo de la Universidad de Newcastle, Reino Unido, y el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, Tennessee, revelan por primera vez cómo los estomas, o poros de 'respiración', en las hojas del agave se mantienen cerrados durante el día para minimizar la pérdida de agua.
El proceso es opuesto al de la mayoría de las plantas que mantienen sus estomas abiertos durante el día para que puedan tomar dióxido de carbono y usar la luz solar para la fotosíntesis. Sin embargo, esto también significa que pierden agua rápidamente por evaporación.
La profesora Anne Borland de la Universidad de Newcastle, una de las autoras del estudio, explica :
"La fotosíntesis necesita tres ingredientes clave - CO 2 , agua y luz solar, por lo que se deduce que la mayoría de las plantas mantienen sus estomas abiertos durante el día cuando hace sol y cerrados por la noche cuando está oscuro.
"Pero para una planta que vive en condiciones cálidas y áridas como el Agave, esto sería desastroso. Necesitan conservar cada gota de agua que puedan y dejar sus estomas abiertos durante el día resultaría en una pérdida de agua tan rápida quesimplemente muere.
"Lo que hemos demostrado en este estudio es que en las llamadas plantas CAM - plantas de metabolismo del ácido crasuláceo como el agave - varios genes que controlan la apertura del estoma han tenido su abundancia reprogramada o 'volteada' por ser másabundante durante el día a más abundante por la noche.
"Almacenamiento del carbono del CO 2 tomada durante la noche, las plantas se fotosintetizan en el día como otras plantas pero pueden llevar a cabo el proceso sin abrir sus estomas.
"Si podemos aprovechar estos genes e diseñar nuevas plantas resistentes a la sequía, entonces el potencial es enorme en términos de desarrollo de cultivos y biocombustibles que sean capaces de resistir los desafíos que enfrentamos en un clima cambiante".
plantas CAM
El metabolismo del ácido crasuláceo CAM fue descubierto por primera vez por científicos de la Universidad de Newcastle en la década de 1950 y es una adaptación fotosintética que se encuentra en aproximadamente el 7% de las especies de plantas.
Produciendo grandes cantidades de almidón y azúcares en áreas donde el agua es limitante, desde hace tiempo se reconoce que si podemos aprovechar las propiedades de las plantas CAM, podrían allanar el camino a nuevos cultivos de biocombustibles para la producción de bioetanol.
El agave es originario de las regiones cálidas y áridas de México y el suroeste de los Estados Unidos. Conocido como el ingrediente base para el tequila, el néctar de agave ahora se comercializa ampliamente como una alternativa al azúcar.
Secuenciando miles de genes y proteínas para comprender los procesos metabólicos subyacentes, el equipo comparó la planta de Agave o CAM con Arabidopsis, un tipo de berro y una planta típica de C3.
Descubrieron que aunque ambas plantas tienen el mismo complemento de genes y proteínas, durante un período de 24 horas, ciertos genes se 'activaron' en diferentes momentos.
"Las plantas se han reprogramado efectivamente para adaptarse a su entorno", explica el profesor Borland, con sede en la Facultad de Biología de la Universidad de Newcastle.
"Debido a que ambos tipos de plantas tienen una composición genética similar, esperamos que sea posible convertir las plantas C3 en plantas CAM simplemente encontrando los desencadenantes correctos.
"Este es un descubrimiento realmente emocionante y un gran avance en nuestra búsqueda para crear nuevas plantas que puedan hacer frente a nuestro entorno futuro".
El estudio es parte de un programa de investigación de $ 14 millones financiado por el Programa de Ciencias Genómicas de la Oficina de Ciencia de la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía. Actualmente, el equipo lleva cuatro años en el proyecto de cinco años.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Newcastle . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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