Tres técnicas, tres especies, tres formas distintas de combatir la sequía

El aumento de las temperaturas y el aumento de las sequías hacen que los científicos busquen formas de predecir mejor cómo reaccionarán las plantas al estrés. Cada estudio ofrece un poco más de información. Ahora, los científicos han descubierto una forma de generar una gran cantidad de información en un solo estudio. Combinando tres técnicas de investigación avanzadas que rara vez se usan juntas, descubrieron que podían identificar cómo los diferentes tipos de plantas se protegen de las condiciones adversas. ¿Aún más sorprendente? Las plantas prueban varias estrategias para asegurar su supervivencia.

Cuando se usan juntas, las tres técnicas revelan una sorprendente cantidad de información sobre los procesos químicos dentro de las plantas. Los científicos también pueden buscar patrones en las comunidades de plantas. Los resultados pueden ayudar a identificar cuándo las plantas requieren más agua o más nutrientes para seguir creciendo en momentos de estrés, incluso en diversos entornos.

La forma en que las plantas responden a la sequía también puede tener un impacto profundo en el movimiento de carbono a través del medio ambiente, lo que en última instancia influye en el clima.

Trabajando bajo el programa Instalaciones Integrando Colaboraciones para la Ciencia del Usuario (FICUS), los científicos examinaron los efectos de la sequía en los procesos químicos dentro de las raíces de tres especies de la selva tropical. El equipo incluyó investigadores de la Universidad de Arizona, el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico y la Universidad de Freiburg.

Para comprender el funcionamiento químico de la planta, incluida la forma en que utilizó el carbono, el equipo combinó tecnologías metabolómicas y de imágenes de vanguardia en el Laboratorio de Ciencias Moleculares Ambientales (EMSL), una instalación de usuarios del Departamento de Energía (DOE).

Utilizaron una potente espectroscopia de resonancia magnética nuclear para identificar el tipo y la estructura de las moléculas en las raíces de las plantas. A continuación, crearon imágenes detalladas de tejidos mediante espectrometría de masas (espectrometría de masas de ionización/desorción láser asistida por matriz) y tomaron medidas a nanoescala de elementos e isótopos (espectrometría de masas de iones secundarios a nanoescala).

Esta combinación de técnicas brindó información sobre los diferentes mecanismos de defensa que utilizan las plantas para sobrevivir a la sequía. Una especie agregó lignina leñosa para espesar sus raíces. El segundo secretaba antioxidantes y ácidos grasos como defensa bioquímica. El tercero parecía menos afectado por las condiciones de sequía, pero el suelo a su alrededor tenía un nivel más alto de carbono.

Esto indica que la planta y los microbios del suelo estaban trabajando juntos para proteger la planta. En general, este estudio demuestra cómo se pueden combinar múltiples técnicas para identificar diferentes estrategias de tolerancia a la sequía y formas de mantener las plantas prósperas.

La investigación se publica en la revista Ciencia y tecnología ambiental.