El cambio climático está amenazando los rendimientos de los cultivos en todo el mundo, pero se sabe poco sobre cómo el calentamiento global confundirá la fisiología normal de las plantas. Los investigadores en el Reino Unido ahora muestran que las temperaturas más altas aceleran la dispersión de semillas en las especies de cultivos pertenecientes a la familia de las plantas de col y mostaza, lo que limita la reproducciónéxito, y este efecto está mediado por un gen llamado INDEHISCENT. Los hallazgos aparecen el 12 de febrero en la revista planta molecular .
"En muchos cultivos, como la colza, la dispersión prematura de semillas es una de las principales causas de pérdida de cultivos. En el contexto del cambio climático, esto podría volverse cada vez más grave", dice el coautor Vinod Kumar, un experto en desarrollo de plantasbiólogo en el Centro John Innes en Norwich, Inglaterra. "Este estudio expone las vulnerabilidades potenciales de la producción de cultivos en el mundo en calentamiento y allana el camino para abordar este problema".
Las plantas tienen una capacidad extraordinaria para ajustar su ciclo de vida para adaptarse a una variedad de condiciones ambientales. Por ejemplo, a pesar de los cambios diarios en el clima y la temperatura, la liberación de semillas se mantiene en sintonía con las condiciones estacionales predominantes.
"La dispersión de semillas también es un rasgo clave que debe controlarse al domesticar plantas para la producción de alimentos", dice el coautor principal Lars Østergaard, genetista de plantas en el Centro John Innes. "Con la posibilidad de que el cambio climático afecte el rendimiento de los cultivos,queríamos entender cómo las señales ambientales, como la temperatura, afectan la dispersión de semillas ".
Una pista vino de la observación de que las plantas de Arabidopsis, que pertenecen a la familia Brassicaceae mostaza o col, maduran y abren sus vainas de semillas más rápido cuando se cultivan a temperaturas elevadas. Inspirado por esta observación, Xin-Ran Li, un investigador postdoctoralcon Kumar y Østergaard y primer autor del estudio, dispuestos a investigar.
Encontraron que un aumento de la temperatura, de 22ºC a 27ºC, aceleraron la destrucción de las vainas y la dispersión de semillas en plantas de Arabidopsis y cultivos importantes de Brassicaceae como la colza, un ingrediente clave en el aceite vegetal. Además, las temperaturas elevadas aceleraron la dispersión de semillas al mejorar laexpresión del gen INDEHISCENT, que se sabe que regula el desarrollo del tejido de la vaina de la semilla y promueve la apertura de la fruta.
"Especulamos que tales mecanismos han evolucionado para facilitar el tiempo estacional adecuado de dispersión para garantizar que las semillas se liberen en condiciones que sean oportunas y climáticamente óptimas para la germinación", dice Li. "Tal vez podría haber una ventaja selectiva en la maduración tempranay dispersión en la naturaleza "
Más allá de las implicaciones evolutivas, los hallazgos podrían tener una gran relevancia para mantener los rendimientos de cultivos importantes. La colza es una de las mayores fuentes de aceite vegetal en el mundo y también se utiliza para biocombustibles y alimentación animal. Más en general, la familia Brassicaceaeincluye muchos cultivos agrícolas económicamente valiosos, como repollo, mostaza, brócoli, coliflor, col rizada, coles de Bruselas, bok choy, col rizada, nabo, rábano y rutabaga.
"Nos entusiasmó el descubrimiento de que lo que encontramos en la planta modelo Arabidopsis también es válido tanto para las plantas de cultivo, como la colza, como para las especies no domesticadas de la familia Brassicaceae", dice Kumar.la importancia de nuestros hallazgos tanto en la naturaleza como en el campo "
Según su estudio, el equipo de investigación sugiere nuevas estrategias para preparar cultivos para el calentamiento global. Por ejemplo, los esfuerzos de mejoramiento de plantas podrían centrarse en el desarrollo de variedades resistentes a la temperatura capaces de hacer frente al cambio climático. Además, herramientas de edición de genes, comocomo el sistema CRISPR / Cas, podría usarse para reducir la expresión del gen INDEHISCENT, retrasando así la liberación de semillas y reduciendo la pérdida de cultivos.
Por su parte, Kumar y Østergaard planean investigar más a fondo los mecanismos moleculares subyacentes a los cambios inducidos por la temperatura en la dispersión de semillas. "Tenemos la esperanza de que al comprender esto en detalle, estaremos mejor equipados para diseñar estrategias para mejorar la resiliencia de los cultivosal cambio climático ", dice Østergaard.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por prensa celular . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :