La maleza común puede ser una ‘súper planta’ clave para cultivos resistentes a la sequía

Una mala hierba común alberga pistas importantes sobre cómo crear cultivos resistentes a la sequía en un mundo acosado por el cambio climático.

Los científicos de Yale describen cómo Portulaca oleracea, comúnmente conocida como verdolaga, integra dos vías metabólicas distintas para crear un nuevo tipo de fotosíntesis que permite que la maleza resista la sequía sin dejar de ser altamente productiva, informan el 5 de agosto en la revista. Avances de la ciencia.

«Esta es una combinación muy rara de rasgos y ha creado una especie de ‘súper planta’, que podría ser potencialmente útil en esfuerzos como la ingeniería de cultivos», dijo Erika Edwards, profesora de ecología y biología evolutiva de Yale y autora principal del estudio. papel.

Las plantas han desarrollado independientemente una variedad de mecanismos distintos para mejorar la fotosíntesis, el proceso por el cual las plantas verdes usan la luz solar para sintetizar nutrientes a partir de dióxido de carbono y agua. Por ejemplo, el maíz y la caña de azúcar desarrollaron lo que se llama fotosíntesis C4, que permite que la planta siga siendo productiva a altas temperaturas. Las suculentas como los cactus y los agaves poseen otro tipo llamado fotosíntesis CAM, que les ayuda a sobrevivir en los desiertos y otras áreas con poca agua. Tanto C4 como CAM cumplen funciones diferentes pero reclutan la misma ruta bioquímica para actuar como «complementos» de la fotosíntesis regular.

Lo que hace única a la hierba verdolaga es que posee ambas adaptaciones evolutivas, lo que le permite ser altamente productiva y también muy tolerante a la sequía, una combinación poco probable para una planta. La mayoría de los científicos creían que C4 y CAM operaban de forma independiente dentro de las hojas de verdolaga.

Pero el equipo de Yale, dirigido por los coautores correspondientes y académicos postdoctorales José Moreno-Villena y Haoran Zhou, realizó un análisis espacial de la expresión génica dentro de las hojas de verdolaga y descubrió que la actividad C4 y CAM están totalmente integradas. Operan en las mismas células, y los productos de las reacciones CAM son procesados ​​por la vía C4. Este sistema proporciona niveles inusuales de protección para una planta C4 en tiempos de sequía.

Los investigadores también construyeron modelos de flujo metabólico que predijeron la aparición de un sistema C4+CAM integrado que refleja sus resultados experimentales.

Comprender esta nueva vía metabólica podría ayudar a los científicos a idear nuevas formas de diseñar cultivos como el maíz para ayudar a resistir sequías prolongadas, dicen los autores.

«En términos de ingeniería de un ciclo CAM en un cultivo C4, como el maíz, todavía queda mucho trabajo por hacer antes de que pueda convertirse en una realidad», dijo Edwards. «Pero lo que hemos demostrado es que las dos vías pueden integrarse de manera eficiente y compartir productos. C4 y CAM son más compatibles de lo que pensábamos, lo que nos lleva a sospechar que hay muchas más especies de C4+CAM esperando para ser descubierto.»